跳到主要内容

话题

数学和计算

数学和计算

‘挤压热状态’可以使电脑更节能

06 Feb 2019 Alex Petkov. 
擦除数据位
擦掉:擦除数据的比特可能更节能。 (信用iStock / Yenwen)

通过在“挤压的热环境”中嵌入该位,可以呈指数逐渐降低擦除数据的能量成本。那是结论 Jan Klaers. 在荷兰的特纳特大学,他已经研究了一个简单的一部分,包括陷阱在一个盒子里的粒子。

他说该过程可以应用于真正的计算机,这具有可能导致挤压热环境的温度波动。通过定时计算操作在波动周期中的某些时间发生,可以显着降低执行计算机操作所需的能量。

擦除靠近热平衡的系统中的一些信息需要最小的能量。这是由 Rolf Landauer. 1961年,然而它只是 在2012年通过实验证实。如今,电子位消散了比这一地兰限制更高的千倍。然而,每位能量消耗正在下降,在未来几十年中可以达到地兰限额。

活塞和分区

在他的计算中,KLAERS使用了一个简单的理论模型,该钻头由分隔分隔在两个半部分开的二次电位盒中的粒子组成。盒子的左侧和右侧分别对应于逻辑状态0和1。擦除过程以逻辑状态1在盒子的右侧限制在盒子的右侧的颗粒开始。然后掉落屏障,并且颗粒可以在整个盒子内移动移动。接下来,活塞将颗粒推向左侧,并且屏障再次提出,将颗粒限制在左(0)侧。

Klaers通过考虑在挤压的热状态下考虑粒子的比特擦除,找到了超越兰德尔限制的方法。这是粒子动量中的热波动的状态降低,而其位置的波动增加。挤压的热状态是非自然界不合格的,并且先前被认为是克服其他基本的热力学限制,例如Carnot发动机效率的手段。

该位通过将其与定期振动的外力驱动,该钻入也具有噪声分量的规则的外力。根据KLAERS,这也经历了计算机中的现实寿命。 “定期驱动的系统,如CPU,非常自然地在其热环境中挤压,”他解释道。

挤压因子

KLAERS已经计算出散热的热量及时消散。振荡的幅度是“挤压因子”的指数函数 - 表征非挤压状态的参数。这表明,如果擦除适当定时,可以使用明显更少的能量来完成,而不是挤压挤压。

Klaers说,实际上在计算机中实施了这个过程仍然是某种方式,他现在计划在可以在CPU中实际描述热流的模型上工作。 KLAERS希望发现挤压效果在真实CPU中有多大,并且计算能源成本降低了多少。他期待解决的另一个问题是真正的计算机的擦除时间需要精确的顺序。

本研究提供了节能计算的令人兴奋的未来。虽然申请尚未在掌握中,但Klaers表示,该技术存在于通过实验在纳米粒子系统中经过实验的结果。

提供全部结果 物理评论信.

版权©2021由IOP Publishing Ltd和个人贡献者