Журнал "Системы Безопасности" № 6‘2023

Ц И Ф Р О В А Я Т Р А Н С Ф О Р М А Ц И Я , И И , И Н Т Е Р Н Е Т В Е Щ Е Й 126 С высокой вероятностью эффект снижения потребления энергии при одновременном росте эффективного быстродействия возни- кает из-за "туннельных" переходов барьера между непрерывными (континуальными) и дискретными (логическими) вычислениями. Чем больше таких барьеров содержит архитек- тура нейроморфного вычислителя, тем больше эффект экономии энергопотребления или, что почти то же самое, ускорения направленных переборов. Маркетинговые уловки перехода от обычных процессоров к многоядерным Начиная с работы Маккалока и Питтса 1943 г. [1] параллельно с развитием технологии нейро- логических вычислений создавались обычные электронные вычислительные машины в форме ламповых ЭВМ, далее транзисторных ЭВМ, далее на микросхемах низкой степени интегра- ции, далее на микросхемах высокой степени интеграции. Чем выше была степень интеграции процессо- ров, тем выше был уровень брака. При этом потребитель платит за все. И за годный процес- сор производства фирмы Intel, и за стоящую рядом с ним корзину брака. Каков процент брака, никто не знает, это коммерческая тайна. Предположим, что в брак уходило 99% процес- соров, а 1% годных процессоров продавался по 200 долларов США в 1995 г. за 1 штуку. Это означает, что каждый годный процессор должен стоить всего 2 доллара, однако из-за высокого уровня брака стоимость процессора вырастает примерно в 100 раз. Такое происхо- дит потому, что слишком много транзисторов упаковано на каждый квадратный миллиметр площади кристалла. Кремневый кристалл нель- зя вырастить идеальным. Он обязательно будет содержать дефекты. Если транзистор триггера или логического элемента точно попадет на такой дефект, то мы получим бракованный про- цессор. Определить на глазок, что тот или иной процес- сор бракованный, нельзя. Нужно обязательно разрезать кремневую пластину на квадратики, разместить их в корпусах, а далее приварить тонкими золотыми нитями площадки кристалла к ножкам почти готового процессора. Далее почти готовый процессор уходит на логическое тестирование. Именно логический тест дает самый большой процент брака. После медленного логического теста выпол- няют динамический тест на высокой тактовой частоте. Этот тест оценивает то, сколько "под- паленных" (почти исправных) транзисторов находится слишком близко к дефектам кри- сталла. Такие транзисторы нормально рабо- тают (почти не греются), если тактовая частота занижена. На высокой тактовой частоте "под- паленные" транзисторы греются и нагревают весь кристалл. Однако производитель может указать на корпусе процессора, рекомендуе- мую заниженную тактовую частоту и продать такой товар по заниженной стоимости. Это уже маркетинг, когда производитель различными уловками пытается продать какую-то часть корзины с браком. Еще одним сильным маркетинговым ходом является дробление содержания процессора на несколько одинаковых ядер. Если объявить пользователям, что процессор имеет 16 ядер, а реально разместить на его кристалле 20 ядер, то можно снизить брак в четыре раза. Вместо корзины с 99% брака для одноядерных процес- соров мы получим корзину с 75% брака для 16-ядерных процессоров. Этот маркетинговый ход вполне реален, если все дефекты кристалла попадают только на четыре "подпаленных" ядра. В этом случае их можно обнаружить и просто отключить (сжечь перемычки, питающие "под- паленые" ядра). Если дефектными оказываются пять ядер, то их тоже можно отключить, однако пользователю придется сообщить об этом. Это почти то же самое, что и продавать процессоры с заниженной тактовой частотой. Путь повышения числа ядер в процессорах выгоден производителю из-за ощутимого сни- жения корзины брака. По этой причине появи- декабрь 2023 – январь 2024 www.secuteck.ru Александр Иванов Научный консультант АО "Пензенский научно-исследовательский электротехнический институт", д.т.н., профессор www.pxhere.com Микропотребление нейроморфных вычислителей: почему это возможно и технически целесообразно? Маккалок и Питтс в своей классической работе 1943 г. предложили убедительную парадигму вычислений в нейробинарной логике. Тогда не было электронных вычис- лительных машин и модемов для их взаимодействия, поэтому нейробинарную логику Маккалока – Питса необходимо подгонять под сегодняшние реалии и вводить модем, передающий внутри нашего мозга импульсы по очень "плохой" длинной линии аксо- нов естественных нейронов. Простое копирование природы с заменой таких моде- мов USB-протоколами уже дает огромное снижение энергопотребления искусствен- ными нейроморфными вычислителями, но причин многократного снижения энерго- потребления никто не объясняет