Supersparsame Chips dank Reversible Computing

Die britische Firma Vaire Computing hat einen Rechenchip entwickelt und fertigen lassen, der mittels Adiabatic Reversible Computing einen Teil der zum Rechnen eingesetzten Energie zurückgewinnt. Zwar ist es noch ein weiter Weg bis zur Praxistauglichkeit, aber grundsätzlich könnte dieses Konzept sehr viel Energie sparen und gleichzeitig die Leistungsdichte von Prozessoren steigern. Denn bei manchen aktuellen Prozessoren begrenzt die eigene Hitzeentwicklung die Rechenleistung.

Das Start-up-Unternehmen Vaire hat den Prototypen „Ice River“ mit herkömmlicher 22-Nanometer-CMOS-Technik produzieren lassen. Wie Vaire-CTO Hannah Earley gegenüber IEEE Spectrum erklärte, ist CMOS zwar nicht ideal für Adiabatic Reversible Computing (ARC), aber man stehe noch ganz am Anfang und wolle nicht zu viele Veränderungen gleichzeitig wagen.

Besondere Schaltungen

Die Transistoren, die die logischen Gatter für die Rechenoperationen bilden, sitzen bei Ice River innerhalb von Resonatorschaltungen, die aus Induktivitäten und Kondensatoren bestehen (LC-Schwingkreise). Hannah Earley vergleicht sie mit Pendeln, die Energie hin und her transportieren können. Außerdem arbeitet Ice River nicht mit einem möglichst rechteckförmigen Taktsignal, sondern mit trapezförmigen Schwingungen.

Im Prototypen sei es jedenfalls gelungen, rund die Hälfte der zum Schalten respektive Rechnen eingesetzten Energie zurückzugewinnen. Allerdings enthält der Chip bisher nur recht einfache Schaltungen – laut einem Bericht bei EETimes lediglich Addierer und Schieberegister – und lief nur mit 0,5 Gigahertz.

Um die Vorteile des Adiabatic Reversible Computing optimal zu nutzen, ist speziell angepasste Software nötig. Angeblich sind die Veränderungen am Code aber relativ klein.

(ciw)