Avances en Computación In-Memory: Una Revolución en la Arquitectura Informática
Investigadores del Technion han desarrollado un paquete de software que permite a las computadoras realizar operaciones de procesamiento directamente en la memoria, eludiendo el uso del CPU. Este avance representa un paso significativo hacia la creación de ordenadores que pueden ejecutar cálculos en memoria, lo que evita las transferencias de datos entre los componentes de hardware, un proceso que consume tiempo y energía.
La computación in-memory ha surgido como un campo emocionante en el ámbito del hardware en los últimos años. Este enfoque introduce un cambio radical en la operación de los ordenadores, ya que, mientras que tradicionalmente el CPU realiza cálculos basados en la información almacenada en la memoria, ahora algunas operaciones se llevan a cabo directamente dentro de la memoria. Esto no solo reduce las transferencias de datos entre la memoria y el CPU, sino que también se traduce en importantes ahorros en tiempo y energía. A medida que la velocidad de cálculo de los procesadores y la capacidad de almacenamiento de las unidades de memoria han mejorado drásticamente en las últimas décadas, la transferencia de datos se ha convertido en un cuello de botella que limita la velocidad general del ordenador.
El profesor Shahar Kvatinsky, del Departamento de Ingeniería Eléctrica y de Computación del Technion, ha dedicado los últimos años a encontrar soluciones para el problema del «muro de la memoria», que presenta las dificultades inherentes a las computaciones que requieren de dos componentes de hardware separados. En publicaciones recientes, ha propuesto tecnologías de hardware que permiten que ciertas operaciones se realicen en la memoria, aliviando así el tráfico creado entre el procesador y la memoria en los ordenadores convencionales. Sin embargo, un aspecto crucial de este enfoque ha estado casi completamente inexplorado hasta el momento: el software. Hasta ahora, los programas informáticos se han escrito para ordenadores «clásicos», cuya estructura fundamental apenas ha cambiado desde la primera generación de computadoras en la década de 1940.
Con el fin de abordar esta necesidad, el grupo de investigación del profesor Kvatinsky, liderado por el estudiante de doctorado Orian Leitersdorf, ha presentado una solución innovadora: una plataforma denominada PyPIM, que integra el procesamiento en memoria con lenguajes de programación populares como Python. Esta nueva plataforma facilita a los desarrolladores de software la escritura de programas para computadoras que utilizan este enfoque in-memory. Además, los investigadores han creado una herramienta de simulación que permite desarrollar hardware y medir el rendimiento, lo que permite a los desarrolladores estimar la mejora en el tiempo de ejecución del código en comparación con un ordenador convencional. Este desarrollo fue presentado en el Simposio Internacional de Microarquitectura IEEE/ACM, celebrado en Austin, Texas, y su trabajo está disponible en el servidor de preprints arXiv.
