O futuro do livro

Tecnologia microscópica é o futuro do computador de casa

Nanoeletrônica cria processadores em exaescala e reduz consumo energético

JOHN MARKOFF

THE NEW YORK TIMES

Pesquisadores da Hewlett-Packard (HP) propuseram uma reavaliação fundamental do computador moderno para a próxima Era da Informação, a da nanoeletrônica - um casamento de memória e capacidade de computação que pode reduzir drasticamente a energia usada pelos computadores.

Hoje, o microprocessador é o centro do universo da computação. A um custo energético alto, a informação é movimentada, primeiro, para ser usada na computação e, depois, armazenada. A nova abordagem seria associar o processamento à memória para diminuir o transporte de dados e diminuir a utilização de energia.

A indústria de semicondutores advertia há muito tempo sobre um conjunto de possíveis gargalos, descritos como "the wall" (a parede), um ponto no tempo em que não haveria mais como continuar as cinco décadas de progresso na redução contínua do tamanho dos transistores usados na computação.

Se não houver mais como diminuir o tamanho dos transistores, isso diminuirá o índice de inovação de eletrônicos e encerrará um aumento exponencial na velocidade dos supercomputadores mais poderosos do mundo, que ficam mil vezes mais rápidos toda década.

Entretanto, em um artigo publicado na revista "IEEE Computer" em janeiro, o engenheiro elétrico Parthasaranthy Ranganathan oferece uma alternativa radical aos projetos atuais dos computadores. O projeto dele permitiria novos designs para produtos eletrônicos voltados ao consumidor e para a próxima geração de supercomputadores, conhecidos como processadores em exaescala.

Modelo atual. Atualmente os computadores funcionam transferindo dados constantemente entre memórias mais rápidas e mais lentas. Próximo ao processador, os sistemas guardam os dados usados com maior frequência e os movem para locais de armazenamento mais lentos e mais permanentes apenas quando eles se tornam necessários aos cálculos em progresso.

Sob esse ponto de vista, o microprocessador é o centro do universo da computação, mas, em termos de gasto de energia, a movimentação da informação - primeiro para a acessar e depois para a armazenar - gasta a quantidade de energia que seria usada na real operação de computação.

Além disso, o problema vem piorando rapidamente porque a quantidade de dados consumidos pelos computadores está crescendo em velocidade ainda maior do que a alcançada pelo aumento do desempenho das máquinas. Tanto é que a empresa IBM vai finalizar, em 2012, um computador que consumirá 15 megawatts de energia, mais ou menos a quantidade utilizada por 15 residências.

Então, qual será o aparelho mais importante daqui a dez anos? "Claramente vai ser algo relacionado a dados; não sobre ciência de foguetes. No futuro, toda peça de armazenagem virá com um computador embutido", acredita o engenheiro Ranganathan.

Energia

Usina. Um computador em exaescala construído a partir dos atuais microprocessadores exigiria 1,6 gigawatts. Isso seria o equivalente a 1,5 vez a eletricidade produzida por uma usina nuclear.

Nanodepósitos

Base dos sistemas 3D será composta de memórias com múltiplos níveis

NOVA YORK. Para distinguir o novo tipo de computação dos projetos atuais, o engenheiro Parthasaranthy Ranganathan disse que os sistemas serão baseados em chips de memória chamados de nanodepósitos, distintos dos microprocessadores. Eles serão sistemas 3D híbridos, em que circuitos de baixo nível serão baseados em uma tecnologia nanoeletrônica chamada transistor de memória, que a HP está desenvolvendo para armazenar dados.

Os nanodepósitos terão um projeto de múltiplos níveis, e os circuitos de computação feitos com silício convencional ficarão diretamente no topo da memória para processar os dados, o que reduz o consumo de energia.

Especialistas estimam que, em aproximadamente sete anos, esse modelo de chip vai conter 128 processadores e poderá armazenar um trilhão de bytes de memória (cerca de 220 filmes digitais em alta definição). Se esses dispositivos forem utilizados em todas as máquinas, isso reduzirá radicalmente a quantidade de informação transportada para lá e para cá nesse futuro esquema de processamento de dados.

Durante anos, profissionais da arquitetura da computação diziam que uma ideia inovadora era necessária para os computadores. De fato, enquanto os transistores continuavam a diminuir de tamanho, em vez de continuar a inovar, os projetistas de computadores simplesmente adotavam uma abordagem chamada "multicore", em que múltiplos processadores são acrescentados enquanto mais espaço para se acoplar chips era disponibilizado. (JM/NYT)

Tradução de André Luiz Araújo

Publicado no Jornal OTEMPO em 10/03/2011

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Exaescala. O engenheiro Parthasaranthy Ranganathan e seu protótipo de centro de dados
NOAH BERGER/THE NEW YORK TIMES