Seit 2008 experimentieren HP-Ingenieure mit Memristoren. AB 2019 will das Unternehmen Computer mit dieser Technik in Serie bauen.
Wie HP am letzten Tag auf der Discover 2014 in Las Vegas verk�ndet hat, arbeiten die Techniker des Unternehmens mit Hochdruck an einer Computer-Architektur, bei der alles neu sein wird: Von den Basiselementen bis hin zum Betriebssystem. Das System tr�gt bislang den Codenamen "The Machine" und soll noch in diesem Jahrzehnt auf den Markt kommen.
Kernst�ck der Entwicklung sind Memristoren, mit denen HP schon seit 2008 experimentiert. Dabei handelt es sich um passive Bauelemente, deren Widerstand nicht konstant ist. Der aktuelle Widerstandswert h�ngt davon ab, wie viele Ladungen in welcher Richtung vorher geflossen sind. Dieser Wert bleibt erhalten, auch wenn kein Strom mehr zugef�hrt wird. Der Effekt l�sst sich zum Speichern von Daten nutzen, aber auch zum Rechnen. Obwohl die Kapazit�t theoretisch sehr hoch und die Zugriffszeiten extrem kurz sind, gibt es bislang noch keine Memristor-Speicher auf dem Markt. 2010 hie� es bei HP, man k�nne 2013 liefern. Sp�ter wurde dann "fr�hestens 2015" daraus.
HPs CTO Martin Fink zeigt einen handlichen Memristor-Prototyp. 
Jetzt meint HP, die Technik im Griff zu haben und im n�chsten Jahr Muster herstellen zu k�nnen. Ab 2016 sollen dann DIMMs verf�gbar sein. Diese Module werden laut HP eine Umschaltzeit im Bereich von wenigen Pico-Sekunden haben. Auf der Discover 2014 zeigte HP-CTO Martin Fink einen handlichen Memristor-Prototyp mit einer Kapazit�t von 6�Terabyte, der �ber ein Glasfaserkabel angesprochen wird.
Auch bei den Prozessoren muss es f�r diese Maschine Neuentwicklungen geben. So sollen Systems-on-Chip (SoC) ebenfalls mit Memristoren ausgestattet sein und nicht mehr �ber einen parallelen Bus, sondern �ber eine serielle optische Verbindung kommunizieren.
Laut Fink l�sst sich in einem einzigen Rack eine Speicherkapazit�t von 160�Petabyte einrichten ? derzeit sind mit herk�mmlichen Festplatten zirka 2�PByte als Serienprodukt lieferbar, die Plattenindustrie will die Kapazit�t bis 2020 vervierfachen. Die maximale Zugriffszeit auf jedes beliebige Byte soll in der "Machine" blo� 250 Nanosekunden betragen. HP vergleicht sie sogar mit dem realen K-Computer von Fujitsu. Dieser erreicht mit 73.000 SPARC-Nodes 28,8 GUPS (Giga-Updates pro Sekunde), wozu 12.600 Kilowatt erforderlich sind. "The Machine" soll dagegen bei 160 GUPS mit nur 160 kW auskommen.
Die Konfiguration k�nnte so aussehen: 8�Racks, 256 SoCs pro Rack, 24 Kerne pro SoC, 2�GHz je Kern und 256 GByte nichtfl�chtiger Speicher pro SoC. Mit diesen Angaben empfiehlt HP The Machine f�r Exascale-Supercomputer, die pro GFlops wesentlich weniger Leistung schlucken m�ssen als heutige PFlops-Boliden.
"Automata Processor"-DIMM von Micron.
Bild: Micron Im HP-Bereich Forschung und Entwicklung arbeiten inzwischen drei Viertel aller Mitarbeiter an diesem Projekt. Geplant ist, erste Systeme 2018 freizugeben. Die Serienproduktion soll 2019 anlaufen. Die Maschine ben�tigt aber nicht nur neue Hardware, sondern auch ein neues Betriebssystem. Es soll die Architektur optimal nutzen und keine hierarchischen Speicherstrukturen mehr besitzen. F�r "Machine OS" hat das Unternehmen ein Open-Source-Projekt er�ffnet. Zur Mitarbeit aufgerufen sind Universit�ten und interessierte Unternehmen. Bereits 2015 soll es eine Entwicklungsumgebung geben, die Beta-Version des Betriebssystems 2017 vorliegen.
In kleineren Ausf�hrungen k�nnten Memristoren die Speicherkapazit�t von Handys auf 100�Terabytes erh�hen. Allerdings arbeiten auch viele andere Chip-Entwickler an RRAM- und ReRAM-Typen, die �hnliche Hystereseeffekte nutzen wie die HP-Memristoren. K�rzlich hat Micron "rechnende Speichermodule" als Automata vorgestellt ? und die IRAM-Idee von Berkeley-Professor David Patterson ist fast 20 Jahre alt. Stanford-Professor John Ousterhout entwickelt seit geraumer Zeit das RAMCloud-System. (Harald Weiss) / (rh)
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