Hoofdcategorieën
Device Settings

Onderzoekers ontwikkelen nieuwe chiptechnologie

Door Willem de Moor, maandag 9 februari 2009 15:22, views: 13.189

Onderzoekers van de Rice universiteit en de Singaporese NTU hebben een nieuw type processor ontwikkeld die zich niet aan Booleaanse regels houdt, maar berekeningen op basis van kansen maakt. De chips zouden sneller en zuiniger zijn.

Een conventionele processor maakt gebruik van zogenoemde Boolean logica, waarbij operaties op basis van bijvoorbeeld 'AND' of 'NOR' worden uitgevoerd. Rice-docent Krishna Palem en doctoraalstudent Lakshmi Chakrapani van de Nanyang Technological Universiteit in Singapore ontwikkelden een alternatieve processortechnologie: pcmos. Deze techniek, vernoemd naar 'probabilistic cmos' is compatibel met de gangbare cmos-techniek, maar maakt gebruik van waarschijnlijkheden om getallen en uitkomsten te manipuleren.

Palem en Chakrapani ontwikkelden de waarschijnlijkheidslogica voor het nieuwe type processors. De pcmos-processors functioneren bij een veel lagere spanning, tot dertig keer minder, dan normale processors. Wanneer fouten onwenselijk zijn, zoals bij conventionele logica, dient de spanning waarmee de elektronica werkt verhoogd te worden. De spanning van pcmos-componenten mag echter veel lager zijn, waarbij de optredende fouten door de waarschijnlijkheidsalgoritmes worden opgevangen. Ook de snelheid van pcmos-chips kan dankzij de lage spanning en hoge foutmarge enkele malen groter dan die van conventioneel silicium zijn.

De onderzoekers hebben als proof-of-concept enkele asic's ontwikkeld die voor encryptie ingezet kunnen worden. Pcmos zou voor die toepassing bij uitstek geschikt zijn, aangezien versleuteling kan profiteren van de willekeur die door fouten in de pcmos-logica wordt veroorzaakt. Ook andere asic's, zoals chips voor grafische toepassingen, zouden van de pcmos-techniek kunnen profiteren. Palem denkt de pcmos-chips binnen vier jaar voldoende ontwikkeld te hebben om toepassingen in embedded apparatuur, waaronder mobieltjes, mogelijk te maken.

 

Chip-wafer

 

Volgende 15:38 Ook Duitse fabrikant komt met Mac-kloon
Vorige 14:47 Gears of War 2 krijgt experience points en bots
Advertentie

Reacties

«  1  2  »

het is toch ook zo dat deze chips vooral handig zijn bij muziek luisteren/film kijken omdat het niet zoveel uitmaakt als bijv de frequentie niet helemaal klopt en dus net iets hoger of lager is
deze chips zijn vooral handig bij zaken waar het niet uitmaakt als het een klein beetje fout is

Ik denk dat audiofielen dit niet zo graag zullen horen.

quote uit de link van Storeman:
Volgens de onderzoekers, onder leiding van Krishna Palem, zijn er veel applicaties denkbaar waarbij het geen probleem is dat de uitkomsten niet honderd procent kloppen. Bij het decoderen van bijvoorbeeld audio of video zorgen kleine rekenfouten niet direct voor zichtbare of hoorbare fouten. Ook bij het genereren van 'random' getallen is een maximale precisie niet noodzakelijk.

Doen ze ook niet. Audiofielen denken alleen dat ze het horen omdat ze weten hoeveel het kost.

Hahaha! Precies!! Goede oneliner!

Eigenlijk loopt dit soort technologie weer richting de analoge wereld. Het zijn niet allemaal 1'en en 0'en meer, maar meer natuurlijke en vloeiende getallen..

Je maakt mij niet wijs dat de door audiofielen alom geprezen analoge langspeelplaat ook alle frequenties altijd perfect liet horen...

Eigenlijk is alles is analoog, tenzij je ook binaire code uit je speakers krijgt..

Ja maar dan houdt je de DAC (digitaal analoog converter) erbuiten. Digitale muziek is in de vorm van positief en negfatief geladen deeltjes op de harde schijf opgeslagen. De zogenoemde 1tjes en nulletjes ;)
De DAC maakt de vertaalslag van digitaal terug naar analoog omdat je anders idd simpelweg geen muziek hebt. Maar de essentie van digitale muziek is natuurlijk de opslag en niet het beluisteren ervan.

edit;
Ik lees nog aardig wat reacties over de toepassing van deze chip op audicatief niveau. Ik ben zelf werkzaam in een toonaangevende winkel op het gebied van streaming audio en video. Met name anderhalf jaar geleden waren het vooral early adopters die dergelijke apparatuur kochten. De eis dat CD`s bitperfect opgeslagen konden worden werd bij ons veel gehoord.
Tegenwoordig is deze markt veel meer mainstream geworden en is de echte audiofiel slechts een speld in een hooiberg.
Maar ja, een echte audiofiel twijfelt nog over de kwaliteit van de DAC al is een apparaat ruim 2000 euro. In dergelijke apparatuur zal dan ook nooit een chip geplaatst gaan worden die rekenwerk doet aan de hand van kansberekeningen.

[Reactie gewijzigd door Onno b op maandag 9 februari 2009 19:33]


Nou dus niet helemaal he!
Er zijn theorieën die er vanuit gaan dat ook tijd een kleinste interval heeft. Een tijdje terug heb ik er nog een erg interessant artikel hierover over gelezen: http://www.newscientist.c...-be-a-giant-hologram.html. Gaat over de GEO600 detector in Hannover, waarmee ze zwaartekrachtgolven willen detecteren. Nu hebben ze daar last van ruis, en (een deel van) die ruis kan misschien verklaard worden door het de granulariteit van de tijd.
Is nogal lang en ingewikkeld om dat even hier neer te zetten. Iig een leuk stukje leesvoer voor de liefhebbers!

Het kan zomaar zijn dat wij mensen alles als analoog zien, maar dat alles eigenlijk juist discreet is, maar dat dat op zo'n kleine schaal is dat we het (bijna) niet kunnen waarnemen.

* renearts vond discreet altijd al veel leuker, kunnen we 't samplingtheorema ook meteen vergeten ;). En kunnen audiofielen jitter meteen in hele waardes uitdrukken :+

VOOR NIET AUDIOFIELEN!

Als geen audiofiel bent en het soort verhalen van hierboven onzin vindt raad ik je aan om een keer een audio programma te openen als cooledit ofzo en dan een audio track (geen .mp3 of .wma maar een .wav file) te openen.

Nu delete je bijna alles in deze audio file en behoudt alleen een piek en zoom daarop in zover je kunt en delete dan alles op twee met elkaar verbonden punten na.

Dit is het minimale stukje geluid dat je kunt produceren met een cd.
Druk nu op play en kijk of je het hoort het zal je verbazen! _/-\o_

Succes.

[Reactie gewijzigd door PowerBower op dinsdag 10 februari 2009 08:49]


Doe je testje dan wel goed, je moet alles deleten op 1 punt na natuurlijk. Technisch gezien heb je dan dus een geluidje van 22,nogwat kHz, dat kun je echt niet horen hoor.

@Darkwings:

Op twee met elkaar verbonden punten na alles wissen, anders heb je namelijk geen data om af te spelen.

En logisch gezien vindt je dit 22kHz maar dat is niet correct het namelijk 44.1 kHz en je hebt gewoon de twee punten nodig omdat er anders geen referentie is.
(Zie dit als een stel stipjes dat je met elkaar moet verbinden om een tekening te krijgen)

Zelfs als je dit doet met 96kHz doet kan je dit nog horen (weliswaar zo goed als niet) pas bij 192kHz is het geheel verdwenen.

[Reactie gewijzigd door PowerBower op dinsdag 10 februari 2009 12:34]


@PowerBower:

Nee, als je alles op 0 zet behalve 1 puntje hoef je dus maar 1 puntje te laten staan. Verder heeft een CD misschien een samplefrequentie van 44.1 kHz, de hoogst haalbare frequentie die je hiermee kunt coderen bedraagt de helft. Zie ook http://en.wikipedia.org/w...;Shannon_sampling_theorem

Maar goed, als ik het goed lees beweer jij hierboven dat je geluid van 96kHz zou kunnen horen en dit is gewoon onzin, het menselijk gehoor gaat niet zover. Als je dan toch iets hoort als je jouw experiment uitvoert zal dat waarschijnlijk komen doordat ergens op het pad vanaf de bitjes naar je oren er iets met het geluid gebeurt waardoor het in het hoorbare gebied komt.

Dat is niet wat ik beweerde.

Ik zei dat je geluid kan horen wat geproduceerd is met 96kHz.
Wel degelijk een verschil.

Zoals je zelf al aangaf het geen je hoort is niet 44.1kHz maar de helft en klopt ook.

Hetgeen ik bedoel en ook heb geschreven is dat geluidop 44.1kHz is gemaakt.
En het zelfde is met 96kHz wat je hoort is de helft. en met twee refentie punten toch hoorbaar.
Dat kan trouwens ook komen omdat je boxen een impuls ontvangen en deze uitzenden en je dit geluid (tik) toch hoort. Waarschijnlijk omdat het geen studio luidsprekers zijn.

En succes ermee he!

Ah, jalozie. Ik kan me ook geen HiFi set van 6000 euro's veroorloven maar ik gun het zeker degenen die dat wel kunnen.

En over de grammofoonplaten. Die weergeven misschien niet alle frequenties, maar wel een HEEL stuk meer dan CD's en DVD-audio. Zelfs iemand als jij zou het verschil tussen een plaat en een CD horen op een high-end audiosysteem.

Het enige digitale formaat dat hetzelfde niveau van detail heeft als een grammofoonplaat is SACD.

Uiteraard begrijp ik dit principe (nog) niet goed, maar het stukje over de spanning doet me vermoeden dat bij lage spanning foutjes voorkomen in de berekeningen.

Betekent dit in de praktijk dan dat een processor bijvoorbeeld 8 / 3 berekent en als antwoord geeft: ongeveer 2,66? En als je dan betere resultaten wilt, je het voltage omhoog moet schroeven?

ik weet het ook niet, maar een wilde gok (ik werk ook op waarschijnlijkheid):

Jij geeft een voorbeeld van onnauwkeurigheid.

Als je bijvoorbeeld tien keer die 8/3 uitrekend,
je krijgt 9 maal antwoord A en 1 maal antwoord B
dan is het waarschijnlijk dat A correct is
Toch kan A nog steeds heel nauwkeurig zijn

Ik denk niet dat het zo werkt overigens, en als het wel zo is gaat je snelheidswinst al snel verloren als je alles tig keer uit moet rekenen.

[Reactie gewijzigd door Rapzar op maandag 9 februari 2009 16:08]


Kansen worden meestal in procenten weergegeven geloof ik. Dat zou betekenen dat het hoogste percentage als juist wordt bestempeld door de pcmos.

Kansberekening met minder storing/fouten:
90% A
10% B

Kansberekening met veel storing/fouten:
51% A
49% B

A = ondanks de storing/fouten nog degene met de hoogste kans.

Correct me if I'm wrong :D

Edit: een deel gewist, was zeker onjuist.

[Reactie gewijzigd door Grrmbl op maandag 9 februari 2009 17:06]


Je kunt een berekeningen meerder keren tegelijk doen, door het circuit vaker uit te voeren. Dit hoeft echter alleen voor de meest significante delen van de berekening.

Voorbeeld:
1234
5678+
--------
6912

In dit voorbeeld zou je b.v alleen het optellen van de 5 en 1 met grote zekerheid (b.v. 3 keer) hoeven uit te rekenen, om toch een grote kans te hebben om in de buurt te zitten.

Als je een circuit 3 keer uitvoert en de kans dat eentje een fout antwoord geeft 1/1000 is. Dan is de kans op 2 of 3 fouten slechts 3/1000000

Of dat je een mischien wel blue screen of death melding in Windows krijgt (even snel de spanning op voeren :+

Nou nee ik denk niet dat dit het geval is het zal denk ik zo zijn dat je een chip maakt die je nodig hebt voor bijvoorbeeld een decoding met een bepaalde precisie. Daar bij maakt het voor de decoding van een filmpje op een 400x800 schermpje niet heel veel uit als er in een frame een pixel niet helemaal de juiste kleur heeft bijvoorbeeld. En mischien kun je zelfs wel voor 4 pixels per 3 frames gaan, en dus het energie verbruik terug dringen, dat helpt dan weer om de batterij van je telefoon langer mee te laten gaan.
Ook voor audio (weer een telefoon) is het niet heel erg van belang dat het geluid altijd helemaal perfect wordt weer gegeven, je mag best wel een beetje variatie in de kwaliteid hebben. Dat lever dan dus weer een besparing van verbruik op.

Denk dus niet aan een door jouw in te stellen spanning op de chips maar een fabrikant van het eindproduct voor af geselecteerde spanning die laag genoeg is om je baterij het lekker lang vol te laten houden maar hoog genoeg is om je niet te laten merken dat er af en toe een berekening niet helemaal juist is.

In een PC zul je dit soort chips denk ik niet snel zien gewoon omdat aller PC software op dit moment er van uitgaat dat je op 1 of 0 tegen komt en niet mischien wel 1 of 0 maar dat maakt toch niet zo veel uit. 8)7

Het resultaat is volgens mij ook gewoon 1 of 0, maar intern wordt met waarschijnlijkheden gewerkt die voor error correctie zorgen. Ik neem aan dat de algoritmes voor de instructies wat complexer worden om deze waarschijnlijkheden en error correctie in te kunnen bouwen (met de maximale efficientie), en de betrouwbaarheid van het resultaat is op te schroeven (tot vrijwel 100%? Ik neem aan dat de berekeningen niet -horen- mis te gaan, maar dat dit door te lage spanning gebeurt) door de spanning te verhogen.

De bedoeling is dat de ingebouwde probabilistische algoritmes de afwijkingen die kunnen ontstaan door de zeer lage werkspanning weer compenseren. Het eindresultaat van de berekening is dan alsnog een harde "0" of "1".

De proof of concept toepassing van encryptie is in dat opzicht erg kritisch. Als je in een goed cryptografisch algoritme een bitje laat omvallen, heeft dat een grote impact op de uitkomst van de gehele operatie. Andersom: als de proof of concept ASICs betrouwbaar kunnen vercijferen en ontcijferen, dan bewijst dat de integriteit van de berekening. Dat geeft vertrouwen in het potentieel van deze chips voor andere toepassingen.

Ik ben van mening dat deze ontwikkelingen ronduit baanbrekend zijn. We hebben steeds meer chips die met beperkt stroomverbruik moeten werken, en die chips moeten bovendien steeds intensievere rekentaken uitvoeren. Denk bijvoorbeeld aan de evolutie van GSM naar smartphone. Maar ook aan een digitaal gehoorapparaat dat met een klein batterijtje heel lang moet draaien.
Een technologie die het stroomverbruik flink kan verminderen, heeft het in zich om over 10 jaar gemeengoed te zijn in embedded toepassingen en mobiele apparatuur.

Wat voegt dit artikel toe in vergelijking met het krap 1 jaar oude artikel: nieuws: Zuinige chips mogelijk door slordig te rekenen

offtopic:
dit is inderdaad hetzelfde artikel, en derhalve heb je feitelijk gelijk.
Het voegt niets toe, en daarom heb ik je omhoog gemod.
Betekend dit nu concreet dat qua software-programmering ook het roer omgaat? qua programmeer logica alles herschrijven? een ander OS?
Het zou een revolutie kunnen betekenen!

Ik denk het niet, alleen dat bij complexe of herhalende berekeningen x + y niet altijd z zal zijn, maar ook wel eens z + 1. Natuurlijk zul je daar als programmeur rekening mee moeten houden, vooral bij de echt zichtbare zaken.

het eerste gedeelte klopt.
hoe de chip het oplost als het wel accuraat moet zijn weet ik niet maar dit zou idd mogelijk zijn.

Ik zal het wel te simplistisch bekijken, maar volgens mij is het principe achter deze 'nieuwe technologie' al wel heel oud.

Al in mijn studie-tijd (ruim 15 jaar geleden inmiddels) kreeg ik bij 1e jaars Electrotechniek uitgelegd dat chips gebruik maken van zgn 'flop-flop' technieken, waarbij een combinatie van voldoende spanning en de juiste 'threshold' nodig waren om nauwkeurig een '1' of een '0' te bepalen, waarbij lagere spanning een extra foutmarge introduceerden, die gecorrigeerd kon worden door de threshold lager te zetten.

Uiteindelijk een kwestie van risico-bepaling van het percentage '1'en dat als '0' gedetecteerd wordt.

Blijkbaar hebben deze onderzoekers besloten een hogere foutmarge te accepteren, en dat vervolgens als een heel nieuwe 'vinding' gepresenteerd.

Als het lukt om theorie als eerste om te zetten in een uitvinding is er sprake van een nieuwe vinding.

De vinding is niet de theorie erachter(die bestond al), maar het maken van een chip-ontwerp op basis van die theorie waarmee in de praktijk gewerkt kan worden. Het grootste deel ervan is waarschijnlijk de waarschijnlijkheidsalgoritmes, want zonder die kan je niets met die al bestaande theorie. De onderzoekers hebben dus niet alleen "besloten een hogere foutmarge te accepteren". Er zit wel meer achter dan dat.

Leuk, ik kan me voorstellen dat sommige toepassingen hier wel nut bij hebben.

Maar eigenlijk, en noem mij vreemd, zie ik hier een grote AI toepassing in. Dit omdat er uit wordt gegaan van kansen en minder van harde uitkomsten wat de boel flexibeler maakt en waardoor de chip beter met real life kan om gaan.

Denk aan stemherkenning en hersengolven uitlezen.

Iets meer in de richting van biologische processors misschien?
Daarbij zal het ook niet snel 100% accuraat zijn. Als programmas daar mee overweg kunnen zou het waarschijnlijk makkelijker zijn om ooit te implementeren.

Je bedoelt de analog computer, de vóórloper van de huidige, digitale computer?

http://en.wikipedia.org/wiki/Analog_computer

Dit zal net zo worden al cell. Er zitten voordelen aan alleen programmeurs moeten te veel moeite doen om de processor te besturen (ik weet niet of dat bij de pcmos ook zo is).

Ik zie poorten als MAYBE, PROBABLY NOT en ONLY ON TUESDAYS in het verschiet :D
«  1  2  »

Op dit item kan niet meer gereageerd worden.

Volgende 15:38 Ook Duitse fabrikant komt met Mac-kloon
Vorige 14:47 Gears of War 2 krijgt experience points en bots
VNU Media logo Hosted by True

© 1998 - 2012 Tweakers.net B.V. - Alle rechten voorbehouden - Contact - Jouw privacy - Algemene Voorwaarden

Uitgever van:

Website van het jaar 2011