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  5. › HPE: Was The Machine ist und was…

Memristor fehlt noch

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  1. Memristor fehlt noch

    Autor: SoniX 01.12.16 - 13:12

    Wenn dieser verfügbar wäre hätte man den Traum dieser Maschine verwirklichen können. Das spielt es leider noch nicht und man ist auf "normalen RAM" ausgewichen. Klar dass da keine the mashine rauskommt..

    Memristoren sind halt mehr als nur simple Speicher die nur einen bit oder keinen bit speichern können. Memristoren sind Transistoren welche viele Zustände annehmen können und auch die Aufgabe einer CPU übernehmen könnten. Dann hätte man letztendes einen Haufen Memristoren die CPU, Cache, RAM und SSD auf einmal ersetzen. Das wäre the mashine gewesen...

  2. Re: Memristor fehlt noch

    Autor: grslbr 01.12.16 - 13:28

    Danke. Besser erklärt als ich's sonst gefunden habe.

    Nobody belongs anywhere, nobody exists on purpose,
    everybody's going to die. Come watch TV?

  3. Re: Memristor fehlt noch

    Autor: Ach 01.12.16 - 14:32

    SoniX schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > Wenn dieser verfügbar wäre hätte man den Traum dieser Maschine
    > verwirklichen können. Das spielt es leider noch nicht und man ist auf
    > "normalen RAM" ausgewichen. Klar dass da keine the mashine rauskommt..
    >
    > Memristoren sind halt mehr als nur simple Speicher die nur einen bit oder
    > keinen bit speichern können. Memristoren sind Transistoren welche viele
    > Zustände annehmen können und auch die Aufgabe einer CPU übernehmen könnten.
    > Dann hätte man letztendes einen Haufen Memristoren die CPU, Cache, RAM und
    > SSD auf einmal ersetzen. Das wäre the mashine gewesen...


    Daher das Wortspielchen? => Memori - Prozess t or

    Speichern und Berechnen im selben Baustein, vom Prinzip her den menschlichen Gehirnzellen/Synapsen nachempfunden.

  4. Re: Memristor fehlt noch

    Autor: xenofit 01.12.16 - 15:35

    Nein eigentlich ist Memristor eine Verschmelzung von Memory und Resistor.
    Es ist also ein variabler Widerstand. Der Widerstand kann durch ein ein Signal umprogrammiert werden. Damit lässt sich auch die Funktion von Transistoren nachbilden.
    Ich denke bis damit wirklich eine CPU gefertigt wird geht noch bisschen Zeit ins Land.

  5. Re: Memristor fehlt noch

    Autor: SoniX 01.12.16 - 15:55

    xenofit schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > Ich denke bis damit wirklich eine CPU gefertigt wird geht noch bisschen
    > Zeit ins Land.

    Ja, es ist derzeit alles noch eher ein Gedankenexperiment.

    Aber wenn das so kommen sollte, dann müssen wir uns grundlegend umstellen was Hard- und Software angeht. Die Möglichkeiten sind garnicht auszumalen. Ein kompletter Rechner in einem Chip.... womöglich noch "intelligent". Das Skynet steht bevor.

    Ich denke es war ein wenig zu vorschnell als the mashine angekündigt wurde. Die Verlockung aber kann ich verstehen.

  6. Re: Memristor fehlt noch

    Autor: Ach 01.12.16 - 16:37

    Thx, so wird ein Schuh draus. Denke ich auch, dass das eine große Herausforderung ist, so eine Logik zu programmieren oder überhaupt erst mal zu definieren. Verteiltes Rechnen über Billonen bzw. Billiarden von Zellen oder auch Gruppen von Zellen(Transistoren), die sich jeweils zu einer Art Shader zusammensetzen, oder wie auch immer :], bin mal gespannt...

  7. Re: Memristor fehlt noch

    Autor: ArcherV 01.12.16 - 22:07

    SoniX schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > Ein kompletter Rechner in einem Chip...


    Gibt es doch schon, nennt sich Mikrocontroller.

  8. Re: Memristor fehlt noch

    Autor: SoniX 02.12.16 - 10:13

    Stimmt.

    Ich versuche es anders auszudrücken: Ein kompletter PC in einem Chip, welcher bloß aus Memristoren besteht.

    Garnicht so einfach ;-)

  9. Re: Memristor fehlt noch

    Autor: Moe479 02.12.16 - 23:29

    the machine ist es schon, nur keine state machine.

    solange du sie ständig versorgen kannst ist sie anwendungstechnisch gleichwertig nutzbar, heute sogar effizienter bei ständiger belastung.

    memrestor braucht noch so einige zeit um weinigstens mit der derzeit verfügbaren hochgezüchteten dram technologie in punkto durchsatzraten gleich zu ziehen, teurer wird memrestor noch länger bleiben, da die fabs für dram schon länger existieren.



    2 mal bearbeitet, zuletzt am 02.12.16 23:43 durch Moe479.

  10. Re: Memristor fehlt noch

    Autor: Moe479 02.12.16 - 23:40

    eigentlich ist es einfacher, in nur einem adresbereich auf einem unified gerät rumzugurken, vieles wird aber heute dahingehend eh schon abstraiert, der einfachkeit halber, d.h. man muss auf neue nebenläufigkeiten achten, wie das ein einst erfolgter ntp abgleich der ggf. nicht mehr simmt, da da das gerät für ne zeit ausgeschaltet wurde und keine initialsierung das einem zuerst vorweg nimmt, das gerät einfach weiter rennt als wäre es nie aus gewesen, nichts booten braucht.

  11. Re: Memristor fehlt noch

    Autor: Moe479 02.12.16 - 23:50

    du hast eine komische vorstellung von dem ding und seiner bedeutung ... es beseitigt derzeitige nebenbedinugen, wie den geschwindigkeitsansprüchen geschuldeter speicher zu speicher transfer und logik die dies beachten muss. rein technisch ist eine statemachine auch mit einem ringkernspeicher von 1960 relalisierbar, nur besonders schnell wäre sie damit nicht, thats it.

  12. Re: Memristor fehlt noch

    Autor: Ach 03.12.16 - 13:44

    Ich muss schon sagen dass ich in der Birne noch eine Extraschleife drehen musste, um endlich dort zu landen, was Memristoren tatsächlich darstellen und was nicht. Nach SoniX sind das also Widerstände deren Widerstandswert nachhaltig verändert werden kann, über einen Strom einer bestimmten Größe und Abfolge. Mehr ist es aber auch nicht, also eigentlich ziemlich primitiv, und trotzdem lassen sich auf diese Weise Transistoren und damit beliebige Schaltungen nachbilden. Also ein im Grunde primitiver Baustein, der sich aber in so komplexer Weise kombinieren lässt, dass er das Potenzial mit sich bringt, beliebige Fachleute in kürzester Zeit mit ihrer Verstehensgrenze vertraut zu machen, sprich: eine von den erst richtig abgefahrenen Erfindungen :].

    Weil sich damit eigentlich alles nachbilden lässt was man sich wünscht, da wäre es vielleicht einfacher mal festzuhalten, was Memristoren denn nicht können, um sich ein besseres Bild davon zu machen. Das ist von dem was ich verstanden habe:

    1. Eine Kombination aus Memristoren kann zwar alle möglichen Logigbausteine abbilden, der einzelne Memristor muss sich aber eintscheiden. Der kann nur entweder eine Speicherstelle oder das Element einer Schaltung darstellen und nie beides zu gleich, was man aus den kursierenden Beschreibungen heraus missverstehen könnte(ging mir jedenfalls so).

    2. Somit könnte man zwar auch jede beliebige CPU nachahmen, wenn man nur genug Memristoren zur Verfügung hätte, nur wird man kaum deren Geschwindigkeit erreichen, allein schon wegen der höchstwahrscheinlich viel längeren Signalwege auf so einer Memristormatrix im Vergleich zu den auf ihren eingeschränkten Aufgabenbereich hochoptimierten Signalwegen auf der originalen CPUs.

    Erinnert mich sehr an die "Programmierbare Hardware", die in den nuller Jahren eine gewisse Berühmtheit erlangte, nicht zuletzt auch deshalb, weil Linus Torvalds seinerzeit an einem entsprechenden StartUp beteiligt war und dort forschte. Memristoren sind ja Hardware die sich eben programmieren lässt, nur dass die Memristorenhardware sich vielleicht auf einem nochmal niedrigerem Level, also noch unter der Transistorebene, manipulieren lässt. Ich hoffe mal das jetzt einiger Maßen richtig getroffen zu haben :].

  13. Re: Memristor fehlt noch

    Autor: amagichnich 03.12.16 - 17:41

    Ich schätze mal es ist weniger wichtig, eine existierende CPU nachzubilden. Wichtiger ist bei so einem Konstrukt die parallele Verarbeitung und in diesem Gebiet sind klassische CPUs sehr ungeeignet, weswegen ja in solchen Anwendungsfällen GPUs genutzt werden. Und parallel könnte eine der Stärken von Memristoren sein, vor allem variable Parallelität. In kürzester Zeit kann TheMachine von massiv parallel zu starker Einzelverarbeitung wechseln. Diese Adaptivität macht TheMachine klassischen Serverracks überlegen, da ja nach Bedarf der Fokus der Rechenkraft verändert werden kann. Außerdem muss ja keine komplette CPU oder GPU "nachgebildet" werden. Es ist etwas völlig neuartiges und man darf daher nicht mit bisherigen Denkansätzen an die Sache ran gehen. Letztendlich müssen ja nur die aktuell benötigten "Teile" einer CPU "nachgebildet" werden.
    So zumindest habe ich den Spaß verstanden - mann möge mich korrigieren, wenn mein Verständnis falsch ist ;)

  14. Re: Memristor fehlt noch

    Autor: SoniX 03.12.16 - 18:58

    Klingt gut.

    Ich denke um das Potential auszuschöpfen dürfte man garnicht mit starren Systemen arbeiten wie wir es heute tun. Es müsste sich irgendwie selbst an die Situation anpassen können.

  15. Re: Memristor fehlt noch

    Autor: Ach 03.12.16 - 22:29

    Was mit The Machine theoretisch machbar sein müsste, das wäre es, Softwarealgorithmen direkt auf den Memoristoren abzubilden, so dass ein Programm wie in Hardware gegossen vorliegt. Das war seinerzeit auch der Punkt, von dem man sich die größten Geschwindigkeitssprünge von der damaligen "programmierbaren Hardware" erhoffte.

  16. Re: Memristor fehlt noch

    Autor: Moe479 04.12.16 - 02:35

    *kopfschüttel*

    es geht ersteinmal allein darum die leidigen memory transfers los zu werden, ein spiecher für alles, ein cache-ram-ssd speicher, kein blödes hinundhertransferien, das spart ne menge lästiger wartezeiten. d.h. wenn du dein spiel verlässt müsste nicht erst ein savegame geschrieben werden, nein der specherstand wird einfach so gelassen wie er ist, die anwendung pausiert, und du kannst wann du willst gleich weiterzocken ohne laden ... denn das ist es ja schon in dem einem speicher.

  17. Re: Memristor fehlt noch

    Autor: SoniX 04.12.16 - 04:41

    Wäre ein Anfang. Dazu bräuchte man aber keinen Memristor, dafür würde jeder nicht flüchtige Speicher funktionieren solange er schnell genug ist.

  18. Re: Memristor fehlt noch

    Autor: Ach 04.12.16 - 07:26

    >es geht ersteinmal allein darum die leidigen memory transfers los zu werden, ein spiecher für alles, ein cache-ram-ssd speicher, kein blödes hinundhertransferien, das spart ne menge lästiger wartezeiten. d.h. wenn du dein spiel verlässt müsste nicht erst ein savegame geschrieben werden, nein der specherstand wird einfach so gelassen wie er ist, die anwendung pausiert, und du kannst wann du willst gleich weiterzocken ohne laden ... denn das ist es ja schon in dem einem speicher.


    Wir unterhalten uns doch über Memristoren, und über eine bis zu 8000 fache Performancesteigerung. Das kannst du weder allein über persistenten Speicher realisieren, noch brauchst du dafür teure und unerforschte Memristoren. HPE arbeitet bald schon ein Jahrzehnt an ihrer Machine. Da kann man davon ausgehen, dass die in der Zeit an ein bisschen mehr experimentiert haben, als allein daran Spielstände oder den OS Zustand einzufrieren. Um die Sache etwas zu konkretisieren, hier ein Ausschnitt über Programmierbare Logik vom www.mikrocontroller.net:

    "Programmierbare Logik

    Programmierbare Logikbausteine bieten die Möglichkeit, digitale Schaltungen in nahezu beliebiger Komplexität, beginnend mit z.B. einer Digitaluhr, eigener CPUs bis hin zur Mobilfunk-Basisstation aufzubauen.

    Die Historie der programmierbaren digitalen Logik reicht von den starren ICs der 74***-Reihe über die schon programmierbaren "Urväter" GAL und PAL zu den heute oft eingesetzten CPLDs zu Hochleistungs-FPGAs mit intergrierter PowerPC-CPU. Heute meint man mit Programmierbarer Logik Bausteine, die in einer Hochsprache wie VHDL oder Verilog beschrieben werden, also CPLDs oder FPGAs.

    Obwohl die Entwicklungsarbeit an einem FPGA der an einem Mikrocontroller ähnelt, sind FPGA- und C-Software-Entwicklung grundverschiedene Lösungsansätze.
    "

    Memristoren beinhalten im Prinzip alle Eigenschaften von jeder beliebigen PAL, denn sie lassen sich im Gegensatz zu allen anderen PAL Techniken bis in die kleinste Einheit, also bis ins einzelne Bit programmieren. Anwendungsbeispiele für PAL's findest du z.B. hier, in dem Fall für die FPGA's.

    Mit Software die man in Memristoren abbildet, kann man sich im besten Fall eine ganze Reihe von Abstraktionslayer(kann man so nenne oder?) bzw. Umwege über die Software sparen, welche die Anwendung mit der CPU, der GPU und dem Speicher verbinden, und ich glaube, man findet da als Softwareentwickler ganz automatisch hin, sobald man erst mal über die Memristor-Hardware verfügt. Weil sich auf der Suche nach immer mehr Performance, Umwege über die Software über die Zeit einfach rauskürzen werden, und ich nehme sehr stark an, dass sich irgendwo in dem Bereich auch die extremen Performancesprünge verstecken, von denen HPE die Rede hat. Ich könnte mir vorstellen, dass diese Anpassung dann später von speziellen Compilern übernommen wird. Die übersetzen dann ein Programm nicht nur in Maschinencode, tatsächlich "bauen" die Compiler einem erst mal eine Anwendungsmatrix auf die Memristoren-Array des Rechners :]. Was schließlich hinten einmal rauskommen wird, weiß noch keiner, weil auf dem Weg dorthin Tonnen an Ideen auftauchen werden, was man noch alles damit machen könnte oder wie man noch viel effizienter vorgehen würde. Wäre eine große Chance für Open Source, hoffentlich wird die nicht vergeben.



    1 mal bearbeitet, zuletzt am 04.12.16 07:31 durch Ach.

  19. Re: Memristor fehlt noch

    Autor: Ach 05.12.16 - 04:40

    Hallo SonX,

    Vielleicht hab ich anfangs die Namenszusammenstellung falsch geraten, aber ansonsten stimmt jeder logische Bezug, mit dem ich auf die Eigenschaften des Memristors geschlossen habe, selbst der biologische. So sind die Synapsen in unserem Gehirn tatsächlich selber Memristoren! Auf Grund der funktionellen Übereinstimmung eignen sich Memristoren Bauteile eben auch im besonderen für Neuronale Netzwerke. Das einzige Manko in meiner Beschreibung: Memristoren sind nochmals ein paar Stufen abgefahrener:

    1. So ist da erst mal die Lebensdauer: mehrere 10000 Jahre!
    2. Die Größe: Nanoscal, so klein, dass man ein Vielfaches mehr Speicher auf einem CPU DIE unterbringen kann, als man derzeit auf ein beliebiges MB bekommt.
    3. Mit der Verkleinerung kommt die Geschwindigkeit,
    4. obendrein lassen sich Memristoren beliebig übereinander stapeln,
    5. bei sehr geringem Strombedarf,
    6. und nicht zu vergessen: Memristoren kennen nicht nur zwei Zustände, sondern eine stufenlose, also unendliche Anzahl von Widerstandszwischengrößen, und damit eine Menge von Werten, in nur einem logischen Bauteil mit nur zwei Eingängen! Das ist mehr als Crazy.

    Jetzt verstehe ich auch, warum sich HPE so deutlich von der Intel Technik distanzierte. Xpoint ist zu groß, zu lahm und zu kompliziert, hahaha, so krass! Memristoren werden die Welt verändern, wenn, ja wenn, tja, wenn sie halt irgendwann mal jemand in hoher Stückzahl auf einer Chipfläche zum laufen bringt :].

    Zwei Videos habe ich gefunden, die das ziemlich gut erklären. Das erste ist realy, realy from Ground up erklärt. In den ersten 13 Minuten beschreibt der Autor erst mal den Transistor und den Widerstand, so dass auch wirklich jeder Versteht worum es geht, aber ab dann wirds dafür umso nerdiger:

    ---- Memristors - How it works! ----


    Das zweite Video beschreibt den logischen und elektrischen Aufbau von auf einer homogenen Memristor-Memory-Array generierten logischen Schaltungen. Ebenfalls sehr verständlich erklärt.

    ---- Shahar Kvatinsky - Memristor-based Logic Circuit Design ----

    Grüße, Ach

  20. Re: Memristor fehlt noch

    Autor: SoniX 19.12.16 - 17:32

    Nun muss ich endlich mal antworten.

    Das erste Video habe ich schon vor Tagen angesehen. War sehr interessant. Das zweite geht schon ins Detail, hier habe ich noch nicht die Zeit gefunden es komplett zu sehen und zu verstehen.

    Danke für deine Infos! Hat mein Wissen doch gut ergänzt :)

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