# data[].attributes.headline
A Intel Corporation apresentou, nesta segunda (26), o seu plano estratégico para os próximos cinco anos, com um roteiro de inovações de processo e empacotamento que pretende impulsionar as novas linhas de produtos até 2025 para recuperar a liderança no mercado de chips.Entre as novidades, estão a RibbonFET, primeira nova arquitetura de transistor da Intel em mais de uma década, e a PowerVia, uma inovação na indústria para fornecimento de energia pela parte traseira do chip.A empresa também se prepara para ser a primeira do setor a utilizar a tecnologia litografia ultravioleta extrema (EUV) de última geração conhecia como Alta Abertura Numérica (High NA).

# data[].attributes.subject
A Intel Corporation apresentou, nesta segunda (26), o seu plano estratégico para os próximos cinco anos, com um roteiro de inovações de processo e empacotamento que pretende impulsionar as novas linhas de produtos até 2025 para recuperar a liderança no mercado de chips.Entre as novidades, estão a RibbonFET, primeira nova arquitetura de transistor da Intel em mais de uma década, e a PowerVia, uma inovação na indústria para fornecimento de energia pela parte traseira do chip.A empresa também se prepara para ser a primeira do setor a utilizar a tecnologia litografia ultravioleta extrema (EUV) de última geração conhecia como Alta Abertura Numérica (High NA).

# data[].attributes.attachment_link.readable_text
A Intel Corporation apresentou, nesta segunda (26), o seu plano estratégico para os próximos cinco anos, com um roteiro de inovações de processo e empacotamento que pretende impulsionar as novas linhas de produtos até 2025 para recuperar a liderança no mercado de chips.

Entre as novidades, estão a RibbonFET, primeira nova arquitetura de transistor da Intel em mais de uma década, e a PowerVia, uma inovação na indústria para fornecimento de energia pela parte traseira do chip.

A empresa também se prepara para ser a primeira do setor a utilizar a tecnologia litografia ultravioleta extrema (EUV) de última geração conhecia como Alta Abertura Numérica (High NA).

Inovações nos processadores

Tecnologia PowerVia (à direita) permite o fornecimento de energia pela parte traseira do chip. (Fonte: Intel/Reprodução) Fonte: Intel/Reprodução

Os futuros semicondutores da Intel não usarão mais a nomenclatura de nó baseada em nanômetros consagrada pela indústria de fabricação de chips há anos. A estratégia pode até parecer apenas um trabalho de marketing, sugerindo a competitividade com modelos da AMD ou Apple.

No entanto, os nomes dos nós não se referem realmente ao tamanho de um transistor em um chip desde 1997, por conta de tecnologias de empacotamento 3D e as realidades físicas do design de semicondutores.

Confira as nomenclaturas dos novos lançamentos:

Intel 7: novo nome para a tecnologia 10nm de terceira geração da Intel (Alder Lake) e sucessora do SuperFin 10nm. O novo hardware, que deve ser apresentado no final de 2021, oferecerá aproximadamente de 10 a 15% de melhorias no desempenho por watt em comparação com a geração anterior.

Intel 4: conhecida como 7nm da Intel (Meteor Lake), teve seu lançamento adiado para 2023. Usará a litografia EUV já utilizada pela Samsung e pela TSMC.

Intel 3: novo nome para o que teria sido um processador FinFET de 7nm de segunda geração sob o esquema de nomenclatura anterior da Intel. Sem data oficial de lançamento, deverão estar disponíveis no mercado apenas em 2024.

Intel 20A: próxima geração de tecnologias Intel que, sob o esquema antigo, teria sido a arquitetura seguindo o nó de 7nm com a marca anterior. Deverá estrear, em 2024, com a RibbonFET e a PowerVia.

Intel 18A: com a segunda geração da RibbotFET, prevista para 2025, a Intel espera recuperar a liderança do mercado de chips.

# data[].attributes.attachment_link.title
Intel anuncia novas tecnologias para recuperar liderança de chips

# data[].attributes.attachment_link.description
A Intel Corporation apresentou, nesta segunda (26), o seu plano estratégico para os próximos cinco anos, com um roteiro de inovações de processo e empacotamento que pretende impulsionar as novas linhas de produtos até 2025 para recuperar a liderança no mercado de chips.

# data[].attributes.headline
A unidade central de Processamento ou CPU (Central Processing Unit), também conhecida como processador, é a parte de um sistema computacional, que realiza as instruções de um programa de computador, para executar a aritmética básica, lógica, e a entrada e saída de dados. O papel da CPU pode ser comparado ao papel de um cérebro no funcionamento de um computador. Isto é, realiza operações lógicas, cálculos e processamento de dados. O termo foi cunhado no início de 1960 e seu uso permanece até os dias atuais pois, ainda que sua forma, desenho e implementação tenham mudado drasticamente, seu funcionamento fundamental permanece o mesmo.

# data[].attributes.subject
A unidade central de Processamento ou CPU (Central Processing Unit), também conhecida como processador, é a parte de um sistema computacional, que realiza as instruções de um programa de computador, para executar a aritmética básica, lógica, e a entrada e saída de dados. O papel da CPU pode ser comparado ao papel de um cérebro no funcionamento de um computador. Isto é, realiza operações lógicas, cálculos e processamento de dados. O termo foi cunhado no início de 1960 e seu uso permanece até os dias atuais pois, ainda que sua forma, desenho e implementação tenham mudado drasticamente, seu funcionamento fundamental permanece o mesmo.

# data[].attributes.attachment_link.readable_text
Uma CPU Intel 80386, de 1985, com seu circuito integrado exposto.

A unidade central de processamento (UCP) ou Central Processing Unit (CPU), também conhecida como processador, é a parte de um sistema computacional, que realiza as instruções de um programa de computador, que executar a aritmética básica, orientado por um padrão binário 0 e 1 que possibilita a entrada, o processamento e saída de dados. O papel da CPU pode ser comparado ao papel de um cérebro no funcionamento de um computador. Isto é, realiza operações lógicas, cálculos e processamento de dados. O termo foi cunhado no início de 1960 e seu uso permanece até os dias atuais pois, ainda que sua forma, desenho e implementação tenham mudado drasticamente, seu funcionamento fundamental permanece o mesmo.

As primeiras CPUs personalizadas foram concebidas como parte de um computador maior. No entanto, este método caro de fazer CPUs personalizadas para uma determinada aplicação rumou para o desenvolvimento de processadores produzidos em massa que são feitos para um ou vários propósitos. Esta tendência de padronização em geral começou na época de discretos minicomputadores e mainframes transistors e acelerou rapidamente com a popularização dos circuitos integrados (CI).

Os CI têm permitido processadores cada vez mais complexos para serem concebidos e fabricados em tamanhos da ordem de nanômetros. Tanto a miniaturização como a padronização dos processadores têm aumentado a presença destes dispositivos digitais na vida moderna, muito além da aplicação limitada dedicada a computadores. Os microprocessadores modernos aparecem em tudo, desde automóveis até celulares e brinquedos para crianças.

Em máquinas grandes, CPUs podem exigir uma ou mais placas de circuito impresso. Em computadores pessoais e estações de trabalho de pequeno porte, a CPU fica em um único chip de silício chamado de microprocessador. Desde 1970 a classe de microprocessadores de CPUs quase completamente ultrapassou todas as implementações de outra CPUs. CPUs modernas são circuitos integrados de grande escala em pequenos pacotes retangulares, com vários pinos de conexão.

Uma CPU é composta basicamente, pela maioria dos autores, pelos três seguintes componentes:

OBS.: Alguns autores também incluem, na mesma categoria dos Registradores, a Memória cache (L1, L2 e L3) como componentes da CPU.

O EDVAC, um dos primeiros computadores.

Computadores como o ENIAC tinham que ser fisicamente religados a fim de realizar diferentes tarefas, por isso estas máquinas são muitas vezes referidas como "computadores de programa fixo". Visto que o termo "CPU" é geralmente definido como um dispositivo para execução de um software (programa de computador), os primeiros dispositivos que poderiam muito bem ser chamados CPUs vieram com o advento do computador com programa armazenado.

A ideia do programa de computador já estava presente no projeto do ENIAC de J. Presper Eckert e John William Mauchly, mas inicialmente foi omitido para que a máquina pudesse ser concluída em menos tempo. Em 30 de junho de 1945, antes do ENIAC ter sido concluído, o matemático John von Neumann distribuiu um documento intitulado "primeiro esboço de um relatório sobre o EDVAC". É descrito o projeto de um programa de computador armazenado que viria a ser concluído em agosto de 1949. O EDVAC foi projetado para executar um determinado número de instruções (ou operações) de vários tipos. Estas instruções podem ser combinados para criar programas úteis para o EDVAC para ser executado.

Significativamente, os programas escritos para EDVAC foram armazenados em memórias de computador de alta velocidade e não especificados pela ligação física do computador. Isso superou uma grave limitação do ENIAC que era o longo tempo e esforço necessário para reconfigurar o computador para executar uma nova tarefa. Com o design de von Neumann, o programa, ou software, que executava no EDVAC poderia ser mudado simplesmente mudando o conteúdo da memória do computador.

Enquanto von Neumann é mais frequentemente creditado como sendo o desenvolvedor do computador com programa armazenado, devido à sua concepção do EDVAC, outros antes dele, como Konrad Zuse, tinham sugerido e implementado ideias semelhantes. A chamada arquitetura de Harvard do Harvard Mark I, que foi concluída antes do EDVAC, também utilizou um projeto de programa armazenado usando fita de papel perfurado em vez de memória eletrônica. A diferença fundamental entre as arquiteturas de von Neumann e Harvard é que este último separa o armazenamento e o tratamento de instruções da CPU e de dados, enquanto a primeira utiliza o mesmo espaço de memória para ambos. A maioria dos processadores modernos são principalmente von Neumann em design, mas elementos da arquitetura de Harvard são comumente vistas também.

Como um dispositivo digital, uma CPU é limitada a um conjunto de estados discretos, e requer algum tipo de elemento de comutação para diferenciar e mudar estados. Antes do desenvolvimento comercial do transistor, relés elétricos e válvulas eletrônicas eram comumente utilizados como elementos de comutação.

Embora estes tivessem considerável vantagem em termos de velocidade sobre o que se usava antes, desenhos puramente mecânicos, eles não eram confiáveis por diversas razões. Por exemplo, a construção de circuitos de lógica sequencial de corrente contínua fora de relés requer um hardware adicional para lidar com os problemas de contato. Enquanto as válvulas não sofrem rejeição de contato, elas devem aquecer antes de se tornarem plenamente operacionais, e eventualmente deixam de funcionar devido à lenta contaminação dos seus cátodos que ocorre no curso da operação normal. Se uma válvula selada vaza, como por vezes acontece, a contaminação do cátodo é acelerada.

Normalmente, quando um tubo apresenta defeito, a CPU teria que ser examinada para localizar o componente que falhou a fim de que pudesse ser substituído. Portanto, os primeiros computadores eletrônicos (baseados em válvulas) eram geralmente mais rápidos, mas menos confiáveis do que os computadores eletromecânicos (baseados em relés).

Computadores baseados em válvulas como o EDVAC tendiam a trabalhar em média oito horas até apresentarem falhas, enquanto os computadores baseados em relés como o (mais lento, mas anterior) Harvard Mark I apresentava defeitos muito raramente. No final, CPUs baseadas em válvulas tornaram-se dominantes porque as vantagens de velocidade significativa oferecidas geralmente superavam os problemas de confiabilidade. A maioria destas antigas CPUs funcionava com baixa frequências de relógio em comparação com os design microeletrônicos modernos. Sinais de frequência de relógio variando de 100 kHz a 4 MHz eram muito comuns nesta época, em grande parte limitados pela velocidade dos dispositivos de comutação que eram construídos.

CPUs baseadas em transistores discretos e em circuitos integrados

CPU, memória de núcleo magnético e barramento externo de um DEC PDP-8/I. feito de circuitos integrados em média escala.

A complexidade do projeto de CPUs aumentou quando várias tecnologias facilitaram a construção de menores e mais confiáveis dispositivos eletrônicos. O primeiro aprimoramento veio com o advento do transistor. CPUs transistorizadas durante os anos 1950 e 1960 já não precisavam mais ser construídas com volumosos, não confiáveis e frágeis elementos de comutação, tais como válvulas e relés elétricos. Com esta melhoria, CPUs mais complexas e mais confiáveis foram construídas em uma ou várias placas de circuito impresso com componentes discretos (individuais).

Durante este período, um método de fabricação de transistores em um espaço compacto ganhou popularidade. O circuito integrado ( IC, conforme iniciais em inglês) permitiu que um grande número de transistores fossem fabricados em um único die baseado em semicondutor, ou "chip". No início apenas circuitos digitais não especializados e muito básicos, tais como portas NOR foram miniaturizados em ICs. CPUs baseadas nestes IC de "blocos construídos" eram geralmente referidos como dispositivos de "integração em pequena escala" ( SSI, conforme iniciais em inglês). SSI ICs, tais como os usados no computador orientado Apollo, normalmente continham somas de transistores em múltiplos de dez.

Para construir uma CPU inteira fora dos SSI ICs eram necessários milhares de chips individuais, mas ainda assim consumiam muito menos espaço e energia do que modelos anteriores baseados em transistores discretos. Quando a tecnologia microeletrônica avançou, um crescente número de transistores foram colocados em ICs, diminuindo assim a quantidade de ICs individuais necessários para uma CPU completa. Circuitos integrados MSI e LSI (integração em média e em larga escala, conforme iniciais em inglês) aumentaram a soma de transistores às centenas, e depois milhares.

Microprocessadores

O circuito integrado de um Intel 8742.

A introdução do microprocessador na década de 1970 afetou significativamente a concepção e implementação de processadores.

Com a introdução do primeiro microprocessador disponível comercialmente (o Intel 4004) em 1970 e, posteriormente, do primeiro microprocessador de 16 bits (o Intel 8080), em 1974, os microprocessadores rapidamente tomaram o mercado e se consolidaram com o tipo de CPU mais utilizado, tornando-se praticamente sinônimos.

Microprocessadores utilizam circuitos integrados de transistores, alcançando assim as vantagens dos processadores de transistores ao mesmo tempo que economizam espaço, energia e aquecem menos. Por esses motivos, podem também atingir frequências de clock maiores, o que se traduz em mais operações executadas por segundo e, consequentemente, mais velocidade perceptível ao usuário.

O menor tamanho também possibilitou a inclusão de memória cache, o que possibilita um circuito atingir maior velocidade na execução de programas sem com isso precisar recorrer à frequências de clock maiores. Como clocks maiores significam mais energia consumida e maior calor dissipado, os ganhos de desempenho resultantes da inclusão destas memórias foram essenciais para o surgimento do smartphone.

Referências

# data[].attributes.attachment_link.title
Unidade central de processamento - Wikipédia, a enciclopédia livre

# data[].attributes.attachment_link.description
A unidade central de processamento (UCP) ou Central Processing Unit (CPU), também conhecida como processador, é a parte de um sistema computacional, que realiza as instruções de um programa de computador, que executar a aritmética básica, orientado por um padrão binário 0 e 1 que possibilita a entrada, o processamento e saída de dados.

# data[].attributes.attachment_link.readable_text
Redação do Site Inovação Tecnológica - 27/08/2021
Inteligência artificial portátil
Engenheiros suíços criaram um hardware para inteligência artificial que pode ser alimentado por células solares ou mesmo por uma bateria tipo botão.

É um feito impressionante porque uma das grandes desvantagens das tecnologias baseadas em inteligência artificial é que elas requerem muita energia, na maioria dos casos ligadas permanentemente à nuvem, na base da qual estão centrais de dados que consomem tanta eletricidade quanto cidades inteiras.

O chip funciona por meio de uma arquitetura de processamento inteiramente nova, projetada para minimizar a quantidade de energia necessária.

Ele consiste em um chip ASIC com processador RISC-V e dois aceleradores de aprendizado de máquina fortemente acoplados: Um para detecção facial ou de voz, por exemplo, e outro para classificação. É justamente nesses dois aceleradores que está o segredo para que o sistema gaste pouca energia.
Aceleradores
O primeiro acelerador é um mecanismo de árvore de decisão binária, capaz de realizar tarefas simples, mas incapaz de fazer operações de reconhecimento. É a parte que mais trabalha, mas com um consumo mínimo de energia.

"Quando nosso sistema é usado em aplicativos de reconhecimento facial, por exemplo, o primeiro acelerador responderá a perguntas preliminares como: Há pessoas nas imagens? E, se houver, seus rostos estão visíveis?" detalha o professor Stéphane Emery, do Centro Suíço para Eletrônica e Microtecnologia (CSEM). "Se nosso sistema for usado em reconhecimento de voz, o primeiro acelerador determinará se há ruído e se esse ruído corresponde a vozes humanas. Mas ele não consegue distinguir vozes ou palavras específicas - é aí que entra o segundo acelerador."

O segundo acelerador é um mecanismo de rede neural convolucional (CNN) que pode realizar essas tarefas mais complicadas, como reconhecer rostos individuais e detectar palavras específicas. Este segundo acelerador consome mais energia do que o primeiro, mas é muito menos usado.
IA com segurança
No balanço geral, a abordagem de processamento de dados em duas camadas reduziu drasticamente a necessidade de energia do sistema, já que, na maioria das vezes, apenas o primeiro acelerador está trabalhando.

Além de esse sistema permitir todo o processamento local, com ganhos de segurança, ele é totalmente modular, podendo ser adaptado para qualquer aplicação em que seja necessário tratar e processar sinais em tempo real, especialmente quando dados confidenciais estão envolvidos.

"Nosso sistema funciona basicamente da mesma maneira, independentemente do aplicativo," disse Emery." Só temos que reconfigurar as várias camadas de nosso motor neural convolucional."
Bibliografia:

Artigo: A Sub-mW Dual-Engine ML Inference System-on-Chip for Complete End-to-End Face-Analysis at the Edge
Autores: Erfan Azarkhish, Regis Cattenoz, Engin Türetken, Luca Benini, Stephane Emery
Revista: Proceedings of the 2021 Symposium on VLSI Circuits
DOI: 10.23919/VLSICircuits52068.2021.9492401.

Mais tópicos

# data[].attributes.attachment_link.title
Processador para inteligência artificial funciona com energia solar

# data[].attributes.attachment_link.description
Redação do Site Inovação Tecnológica - 27/08/2021 Inteligência artificial portátil Engenheiros suíços criaram um hardware para inteligência artificial que pode ser alimentado por células solares ou mesmo por uma bateria tipo botão.

# data[].attributes.attachment_link.readable_text
Redação do Site Inovação Tecnológica - 06/09/2021
Processador analógico de luz
Várias demonstrações já comprovaram que processadores analógicos podem ter muitas vantagens em relação aos computadores digitais.

Processadores analógicos fotônicos, então - processadores analógicos baseados em luz, em vez de eletricidade - oferecem oportunidades únicas para lidar com tarefas computacionais complexas com desempenho sem precedentes em termos de dissipação de energia e velocidade, superando as limitações atuais das arquiteturas de computação digitais, baseadas em fluxos de elétrons.

Uma equipe de engenheiros da Universidade George Washington, nos EUA, acaba de apresentar um novo processador analógico nanofotônico - não mais uma demonstração em grandes mesas de laser, mas na forma de um chip com componentes em nanoescala.

O processador é otimizado para resolver algumas das tarefas mais intensivas em computação, usadas nos mais diversos campos da engenharia e da ciência: A busca de soluções para equações diferenciais parciais.
Materiais artificiais
O processador analógico foi construído como metamateriais, neste caso uma classe desses materiais artificiais com permissividade dielétrica muito baixa, o que faz com que eles interajam com a radiação eletromagnética, incluindo a luz, de maneira que nenhum material natural consegue - essa classe é conhecida como materiais épsilon-quase-zero, onde a letra grega épsilon representa a permissividade.

"Aqui, exploramos, por meio de simulação numérica, uma plataforma nanofotônica baseada em materiais épsilon-quase-zero capazes de resolver no domínio analógico equações diferenciais parciais (EDP). O alongamento do comprimento de onda em mídia de índice zero permite interações altamente não locais dentro da placa com base na condução do deslocamento elétrico, que pode ser monitorado para extrair a solução de uma ampla classe de problemas de EDP," escreveu a equipe.

Esses metamateriais estão na base de quase todas as tentativas para trocar a eletricidade pela luz nos chips, com demonstrações interessantes, desde resolver equações instantaneamente até criar matéria digital.
Processador fotônico integrado
A grande vantagem da nova demonstração é que este processador nanofotônico pode ser integrado em escala de chip, processando entradas arbitrárias na velocidade da luz.

Na verdade, este trabalho representa a transposição do processador de luz ultrarrápido, criado pela equipe no início deste ano, para a plataforma usada pela microeletrônica, tirando-o das mesas de luz do laboratório para integrá-lo em um chip.

"Explorando o controle da técnica de deposição obtido experimentalmente através dos parâmetros do processo, usados em nossas simulações, demonstramos a possibilidade de implementar o processador nano-óptico proposto usando óxido de índio-estanho compatível com CMOS, cujas propriedades ópticas podem ser ajustadas por injeção de portadoras para obter programabilidade em altas velocidades e baixos requisitos de energia," disse a equipe.
Bibliografia:

Artigo: Approximate analog computing with metatronic circuits
Autores: Mario Miscuglio, Yaliang Gui, Xiaoxuan Ma, Zhizhen Ma, Shuai Sun, Tarek El Ghazawi, Tatsuo Itoh, Andrea Alù, Volker J. Sorger
Revista: Communications Physics
Vol.: 4, Article number: 196
DOI: 10.1038/s42005-021-00683-4

Mais tópicos

# data[].attributes.attachment_link.title
Novo processador analógico usa luz para computação de alto desempenho

# data[].attributes.attachment_link.description
Redação do Site Inovação Tecnológica - 06/09/2021 Processador analógico de luz Várias demonstrações já comprovaram que processadores analógicos podem ter muitas vantagens em relação aos computadores digitais.

# data[].attributes.attachment_link.readable_text
Redação do Site Inovação Tecnológica - 24/12/2020
Segurança no hardware
A molibdenita não está vindo em socorro apenas do exaurido silício.

Ela pode também trazer uma nova camada de segurança para os computadores, uma camada de proteção embutida no próprio hardware.

Pesquisadores fizeram uso da aleatoriedade inerente a um componente de memória RAM para gerar números aleatórios verdadeiros, essenciais para a segurança cibernética.

Para criptografar dados, é necessário usar números aleatórios que sejam conhecidos apenas pelo remetente e pelo destinatário da mensagem. Hoje esses números são pseudo-aleatórios, sendo gerados por software - não é fácil na prática, mas basta que alguém decifre o algoritmo para deduzir a pretendida "aleatoriedade".

"É preferível usar números aleatórios verdadeiros, mas eles também são mais difíceis de se obter, uma vez que devem seguir certas regras estatísticas para garantir a integridade da aleatoriedade," explicou o professor Dongzhi Chi, do Instituto de Pesquisas e Engenharia de Materiais, de Cingapura.
Super memória
Em vez de software, Chi e sua equipe se voltaram para o hardware para gerar números aleatórios verdadeiros, explorando a aleatoriedade intrínseca nas propriedades físicas de um componente de memória de acesso aleatório resistivo (ReRAM) - além de não perderem os dados na falta de energia, essas memórias podem funcionar como memoristores, ou sinapses artificiais.

A ideia não é exatamente original, mas tentativas anteriores esbarraram na rápida degradação das memórias ReRAM - ou RRAM -, em última análise deixando pontos fracos na armadura de cibersegurança do computador.

Esse problema foi resolvido empilhando camadas monoatômicas de molibdenita e ensanduichando tudo entre duas camadas isolantes de polímero. "Essa estrutura nos permitiu manter a espessura da camada ativa em alguns nanômetros, sem sacrificar as propriedades elétricas," disse Henry Medina, membro da equipe.
Múltiplos estados aleatórios
As ReRAMs aprimoradas foram testadas em uma única célula que apresenta 10 estados aleatórios - cinco vezes mais do que os estados aleatórios binários típicos. "Normalmente, os números aleatórios são gerados de forma binária, fornecendo os estados '1' ou '0'. Nosso método de geração de vários estados aleatórios em uma única célula ajuda a reduzir a quantidade de hardware usado," explicou Chi.

A equipe já está trabalhando para transferir sua técnica para equipamentos industriais de fabricação, viabilizando a chegada da tecnologia ao mercado.
Bibliografia:

Artigo: MoS2/Polymer Heterostructures Enabling Stable Resistive Switching and Multistate Randomness
Autores: Jianwei Chai, Shiwun Tong, Changjian Li, Carlos Manzano, Bing Li, Yanpeng Liu, Ming Lin, Laimun Wong, Jianwei Cheng, Jing Wu, Aaron Lau, Qidong Xie, Stephen J. Pennycook, Henry Medina, Ming Yang, Shijie Wang, Dongzhi Chi
Revista: Advanced Materials
Vol.: 32, Issue 42
DOI: 10.1002/adma.202002704

Mais tópicos

# data[].attributes.attachment_link.title
Memória resistiva protege computadores contra ataques

# data[].attributes.attachment_link.description
Redação do Site Inovação Tecnológica - 24/12/2020 Segurança no hardware A molibdenita não está vindo em socorro apenas do exaurido silício. Ela pode também trazer uma nova camada de segurança para os computadores, uma camada de proteção embutida no próprio hardware.

# data[].attributes.attachment_link.readable_text
Redação do Site Inovação Tecnológica - 08/05/2019
Processador anti-hacker
Uma nova arquitetura de processador de computador desenvolvida na Universidade de Michigan, nos EUA, promete nada menos do que lançar as bases de um futuro no qual os computadores se defendem proativamente contra ameaças, tornando obsoleto o atual modelo de segurança de encontrar bugs e lançar atualizações.

O novo chip, batizado de Morpheus, bloqueia possíveis ataques de hackers criptografando e reorganizando aleatoriamente bits chave de seu próprio código e de seus dados 20 vezes por segundo.

Isso é infinitamente mais rápido do que um hacker humano consegue trabalhar e milhares de vezes mais rápido do que as mais rápidas técnicas de hacking eletrônico.

"A abordagem atual de eliminar erros de segurança um por um é um jogo perdido. As pessoas estão constantemente escrevendo código e, tão logo há um novo código, haverá novos bugs e vulnerabilidades de segurança. Com o Morpheus, mesmo que um hacker encontre um bug, a informação necessária para explorá-lo desaparece 50 milissegundos depois. É talvez a coisa mais próxima de um sistema seguro à prova do que surgir no futuro," disse o professor Todd Austin.
Agitação e semântica indefinida
Em vez de usar software para corrigir vulnerabilidades de códigos conforme elas são descobertas, o processador Morpheus inclui a segurança em seu hardware. A constante aleatorização dos recursos críticos do programa, em um processo chamado "churn" (agitação ou rotatividade), torna as vulnerabilidades virtualmente impossíveis de serem identificadas e exploradas.

Ainda assim, a rotatividade dos dados e sua aleatorização feita pelo processador são transparentes para os desenvolvedores de software e os usuários finais. Isso porque o mecanismo se baseia na aleatorização de bits de dados conhecidos como "semântica indefinida", que se refere aos recantos e fendas obscuras da arquitetura de computação - por exemplo, a localização, formato e conteúdo do código de um programa é uma semântica indefinida.

A semântica indefinida faz parte do maquinário mais básico de um processador. Os programadores legítimos geralmente não interagem com ela, mas os hackers podem fazer engenharia reversa para descobrir vulnerabilidades e iniciar um ataque.

A taxa de "agitações" do chip pode ser ajustada para cima ou para baixo para encontrar o equilíbrio certo entre maximizar a segurança e minimizar o consumo de recursos. O professor Austin conta que a taxa de aleatorização de uma vez a cada 50 milissegundos foi escolhida para o processador de demonstração porque é milhares de vezes mais rápida do que as mais rápidas técnicas de hacking eletrônico, enquanto reduz o desempenho apenas em cerca de 1%. A arquitetura também inclui um detector de ataque que procura ameaças pendentes e aumenta a taxa de aleatorização se perceber que um ataque é iminente.

O chip de demonstração é um processador RISC-V - um design de chip comum, de código aberto, usado frequentemente para pesquisa. A equipe já está tentando comercializar a tecnologia.
Bibliografia:

Artigo: Morpheus: A Vulnerability-Tolerant Secure Architecture Based on Ensembles of Moving Target Defenses with Churn
Autores: Mark Gallagher, Lauren Biernacki, Shibo Chen, Zelalem Birhanu Aweke, Salessawi Ferede Yitbarek, Misiker Tadesse Aga, Austin Harris, Zhixing Xu, Baris Kasikci, Valeria Bertacco, Sharad Malik, Mohit Tiwari, Todd Austin
Revista: Proceedings of the Twenty-Fourth International Conference on Architectural Support for Programming Languages and Operating Systems
Vol.: 1 - Pages 469-484
DOI: 10.1145/3297858.3304037

Mais tópicos

# data[].attributes.attachment_link.title
Processador anti-hacker pára ataque antes que ele comece

# data[].attributes.attachment_link.description
Redação do Site Inovação Tecnológica - 08/05/2019 Processador anti-hacker Uma nova arquitetura de processador de computador desenvolvida na Universidade de Michigan, nos EUA, promete nada menos do que lançar as bases de um futuro no qual os computadores se defendem proativamente contra ameaças, tornando obsoleto o atual modelo de segurança de encontrar bugs e lançar atualizações.

# data[].attributes.attachment_link.readable_text
Redação do Site Inovação Tecnológica - 06/11/2020
Lógica sobre memória
Um engenheiro brasileiro, atualmente trabalhando na Suíça, liderou uma equipe que desenvolveu um processador de computador que combina duas funções - operações lógicas e armazenamento de dados - em uma única arquitetura.

É um grande avanço para a eletrônica e para a informática, uma vez que a união de computação e armazenamento no mesmo chip - também conhecida como "arquitetura lógica-sobre-memória" - dispensa a troca de dados entre processador e memória, tornando os computadores mais rápidos e com menor consumo de eletricidade.

Essa junção também era longamente esperada por seu potencial impacto no processamento de algoritmos de inteligência artificial.

O avanço histórico foi liderado por Guilherme Migliato Marega, engenheiro eletricista formado pela USP (Universidade de São Paulo), que atualmente trabalha na Escola Politécnica Federal de Lausanne.
Molibdenita
Para quem duvidava que o grafeno estava sendo deixado para trás na corrida rumo a uma era pós-silício, o novo chip é feito de um outro material monocristalino (2D), a molibdenita (MoS ₂).

A molibdenita, um material que consiste em uma única camada com três átomos de espessura, é um excelente semicondutor e já é o componente mais pesquisado no campo da fotônica (processadores que funcionam com luz em vez de eletricidade) e da spintrônica (uma espécie de meio caminho entre a eletrônica e a computação quântica).
Processador e memória juntos
O novo processador lógica-sobre-memória é feito com transistores de efeito de campo (FET) de portas flutuantes (FGFETs).

A vantagem desses transistores é que eles podem reter cargas elétricas por longos períodos - é por isso que eles são usados em memórias flash para câmeras, celulares e computadores.

E as propriedades elétricas exclusivas da molibdenita tornam este semicondutor particularmente sensível a cargas armazenadas em FGFETs, o que permitiu a criação de circuitos que funcionam tanto como células de armazenamento de memória quanto como transistores programáveis.

Ao usar a molibdenita, a equipe conseguiu incorporar várias funções de processamento em um único circuito com memória e alterar ambos conforme desejado.

"Essa capacidade dos circuitos de realizar duas funções é semelhante à forma como o cérebro humano funciona, onde os neurônios estão envolvidos tanto no armazenamento de memórias quanto na realização de cálculos mentais," comparou o professor Andras Kis, coordenador da equipe.

"O projeto do nosso circuito tem várias vantagens: Ele pode reduzir a perda de energia associada à transferência de dados entre unidades de memória e processadores, diminuir a quantidade de tempo necessária para operações de computação e diminuir a quantidade de espaço necessária. Isso abre as portas para dispositivos menores, mais potentes e com maior eficiência energética," acrescentou Kis.

Embora ainda seja um protótipo, a equipe está entusiasmada com a capacidade de levar a nova arquitetura rumo aos aparelhos eletrônicos e computadores vendidos no mercado: " Fizemos nosso primeiro chip há dez anos à mão. Mas, desde então, desenvolvemos um processo de fabricação avançado que nos permite fazer 80 ou mais chips em uma única rodada, com propriedades bem controladas," disse Kis.
Bibliografia:

Artigo: Logic-in-memory based on an atomically thin semiconductor
Autores: Guilherme Migliato Marega, Yanfei Zhao, Ahmet Avsar, Zhenyu Wang, Mukesh Tripathi, Aleksandra Radenovic, Andras Kis
Revista: Nature
Vol.: 587, pages 72-77
DOI: 10.1038/s41586-020-2861-0

Mais tópicos

# data[].attributes.attachment_link.title
Processador revolucionário reúne cálculo e memória no mesmo chip

# data[].attributes.attachment_link.description
Redação do Site Inovação Tecnológica - 06/11/2020 Lógica sobre memória Um engenheiro brasileiro, atualmente trabalhando na Suíça, liderou uma equipe que desenvolveu um processador de computador que combina duas funções - operações lógicas e armazenamento de dados - em uma única arquitetura.

# data[].attributes.attachment_link.readable_text
Redação do Site Inovação Tecnológica - 29/12/2020
Parametron
Pesquisadores da Universidade Nacional de Yokohama, no Japão, desenvolveram um microprocessador usando componentes supercondutores, que se mostraram cerca de 80 vezes mais eficientes em termos de energia do que os componentes semicondutores de última geração usados nos microprocessadores mais modernos.

Não é nenhum segredo que componentes eletrônicos supercondutores são energeticamente mais eficientes, mas o balanço geral quase nunca é positivo, uma vez que se gasta muita energia para resfriar tudo - os supercondutores só funcionam em temperaturas criogênicas.

Para balancear melhor essa equação, Christopher Ayala e seus colegas trabalharam com uma estrutura eletrônica digital supercondutora chamada "parametron de fluxo quântico adiabático".

O parametron, um elemento de circuito lógico inventado por Eiichi Goto, em 1954, é essencialmente um circuito ressonante com um elemento reativo não-linear que oscila na metade da frequência de acionamento - essa oscilação pode representar um dígito binário pela escolha entre duas fases, deslocadas em 180 graus uma da outra. Os parametrons foram usados nos primeiros computadores japoneses, mas foram abandonados com o desenvolvimento do transístor.

Já um parametron de fluxo quântico é uma implementação do circuito usando junções Josephson, um arranjo no qual uma corrente elétrica flui indefinidamente - uma supercorrente - sem a necessidade da aplicação de uma tensão. O termo adiabático refere-se ao fato de que o circuito não troca calor com seu entorno.
Processador supercondutor
Ayala então usou essas junções Josephson supercondutoras para criar circuitos parametron, que por sua vez serviram como blocos de construção para um microprocessador de alto desempenho e que roda com um gasto mínimo de energia.

"Queríamos provar que o AQFP [parametron de fluxo quântico adiabático] é capaz de realizar computação de alta velocidade com eficiência energética e fizemos isso desenvolvendo e demonstrando com sucesso um microprocessador AQFP protótipo de 4 bits chamado MANA (Arquitetura Integrada Monolítica Adiabática), o primeiro microprocessador supercondutor adiabático do mundo," disse Ayala.

Os testes mostraram que o processador supercondutor é versátil, podendo ser usado em funções de processamento e de armazenamento de dados.

"Também mostramos em um chip separado que a parte de processamento de dados do microprocessador pode operar até uma frequência de clock de 2,5 GHz, o que o torna comparável às tecnologias de computação atuais. Esperamos inclusive um aumento para 5 a 10 GHz à medida que fazemos melhorias em nossa metodologia de projeto e configuração experimental," acrescentou Ayala.
Computações neuromórfica e quântica
E o protótipo também não deixou dúvidas quanto à sua eficiência energética geral, quando se leva em conta a energia necessária para manter o circuito supercondutor resfriado a temperaturas bem perto do zero absoluto.

"O AQFP é um dispositivo eletrônico supercondutor, o que significa que precisamos de energia adicional para resfriar nossos chips da temperatura ambiente até 4,2 Kelvin [-268,95 ºC] para permitir que os AQFPs entrem no estado supercondutor. Mas, mesmo levando em consideração esse adicional de resfriamento, o AQFP ainda é cerca de 80 vezes mais eficiente em termos de energia quando comparado aos dispositivos eletrônicos semicondutores de última geração encontrados em chips de computador de alto desempenho disponíveis atualmente," anunciou Ayala.

Agora que a equipe provou o conceito dessa arquitetura de processador supercondutor, eles planejam otimizar o chip e determinar sua escalabilidade e a velocidade de processamento que pode ser alcançada com ele.

E, além de construir microprocessadores, a equipe está interessada em examinar como os AQFPs podem ajudar em outras plataformas de computação, como na computação neuromórfica para inteligência artificial e na computação quântica.
Bibliografia:

Artigo: MANA: A Monolithic Adiabatic iNtegration Architecture Microprocessor Using 1.4-zJ/op Unshunted Superconductor Josephson Junction Devices
Autores: Christopher L. Ayala, Tomoyuki Tanaka, Ro Saito, Mai Nozoe, Naoki Takeuchi
Revista: IEEE Journal of Solid-State Circuits
DOI: 10.1109/JSSC.2020.3041338

Mais tópicos

# data[].attributes.attachment_link.title
Primeiro processador supercondutor tem eficiência energética extrema

# data[].attributes.attachment_link.description
Redação do Site Inovação Tecnológica - 29/12/2020 Parametron Pesquisadores da Universidade Nacional de Yokohama, no Japão, desenvolveram um microprocessador usando componentes supercondutores, que se mostraram cerca de 80 vezes mais eficientes em termos de energia do que os componentes semicondutores de última geração usados nos microprocessadores mais modernos.