Кеш на основе памяти MRAM может снизить энергопотребление процессоров на 60%

Вряд ли обладатели компьютеров задумываются о том, насколько эффективно центральный процессор осуществляет кеширование данных, зато инженеры этому вопросу уделяют немалое внимание. Именно эта сфера является одним из путей поиска повышения энергоэффективности работы процессоров, которая в мобильных устройствах весьма актуальна.

Компания Toshiba говорит о том, что сделала большой шаг вперёд в деле повышения эффективности работы кеша, используя память типа STT-MRAM (магниторезистивная оперативная память с передачей спинового вращательного момента). Заменив на этот тип памяти традиционную SRAM в кеше L2, инженеры японской компании надеются сократить энергопотребление процессора на 60%.

Большинство современных процессоров обладают несколькими уровнями кеш-памяти, такими как L1, L2, L3, однако Toshiba сосредоточила усилия именно на L2. Причиной этого выбора является тот факт, что её объём достаточно велик, чтобы разница в энергопотреблении была заметна, и достаточно мал, чтобы оставаться быстрой.

MRAM является неволатильной памятью, так что при отключении питания хранимые в ней данные не исчезают. Происходит так потому, что здесь используется не электрический заряд, а магнитные элементы - в данном случае используется спин электронов. Разработчики говорят, что до 80% расходуемой L2 энергии относится к токам утечки, и почти все они теперь могут быть устранены.

Прежние попытки практического применения памяти MRAM не увенчались успехом, поскольку делая её достаточно быстрой, инженеры повышали утечки даже выше уровня обычной памяти. Теперь новая структура электрических цепей, позаимствовавшая элементы DRAM и SRAM, устранила утечки. Время чтения памяти составляет 4,1 нс, записи 2,1 нс.

На будущее инженеры смотрят на MRAM как на возможный тип универсальной памяти, которая вытеснит и оперативную память, и флеш-память. Другим претендентом на это звание являются мемристоры, о продвижении в работе с которыми на этой неделе объявила Hewlett-Packard.