آنچه در این مقاله میخوانید :
Toggleماژول PIM، Processing in Memory یا Processor in Memory، یک پکیج الکترونیکی و حاصل یکپارچه سازی یک پردازشگر با یک RAM (حافظه دسترسی تصادفی) در قالب یک تراشه است. به همین دلیل، آن را تراشه PIM نیز میخوانند.
ماژول PIM این امکان را فراهم میکند که انواع محاسبات و پردازشها در حافظه یک کامپیوتر، سرور یا هر دستگاه مشابه دیگر انجام بگیرد. این ادغام باعث افزایش سرعت پردازش و امکان انجام فعالیتهای مختلف در ماژول حافظه میشود.
ماژول PIM و پردازش در حافظه چگونه عمل میکند؟
تأخیر در محاسبات یکی از اصلیترین مشکلات در کامپیوترها است. این تأخیر به دلیل وجود آنچه که به گلوگاه فون نیومن مشهور است رخ میدهد و دلیل اصلی آن حجم بالا و همزمانی پردازشهایی است که CPU یا پردازشگر به تنهایی انجام میدهد.
بخصوص، حافظه رایانه تقریبا هیچ دخالتی در پردازش ندارد، زیرا فقط برای انجام عمل ذخیره سازی برنامهریزی شده است و امکانات انجام محاسبات در آن تعبیه نمیشود. ماژول PIM یک رویکرد برای غلبه بر این عدم کارایی و تأخیر ذاتی در عملکرد کامپیوترها است.
در یک سیستم یا برنامه محاسباتی، وقتی که حجم دادهها زیاد باشد، جابجایی آنها بین حافظه و پردازنده میتواند منجر به کند شدن فرایند پردازش شود. افزودن یک پردازشگر به حافظه میتواند کمک شایانی به کاهش تأثیر این مسئله گردد.
ماژول PIM میتواند دادهها را به طور کامل در حافظه رایانه پردازش کند، نرمافزار کاربردی که روی یک یا چند کامپیوتر اجرا میشود، همچنین در قسمت حافظه آنها یا سرور یکپارچه اجرا گردد. از این طریق، مدیریت موثرتری در برنامهها، تقسیم آنها و اجرای سلسله مراتبی فعالیتها ممکن میشود.
تفاوت بین ماژول PIM و پردازش پایگاه داده
پردازش پایگاه داده به سیستمهای مدیریت پایگاه داده رابطهای (RDBMS) اشاره دارد که ساختاری منسجم برای استفاده از زبانهای کوری (Query) مانند SQL را ممکن میسازند. از طریق RDBMS، دادهها ابتدا باید از منبع یا دیسک حافظه خوانده شوند، سپس به پردازشگرها منتقل و در آنجا فعالیتهای پردازشی بر روی آنها پیادهسازی گردند.
حال اگر حجم داده زیاد باشد، مانند کلان دادههای حاصل از عملکرد سنسورها در شبکه اینترنت اشیاء، پردازش در گلوگاههای عملیاتی با مانع روبرو میشود و عملکرد جریانهای محاسباتی کارایی خود را از دست میدهند.
با استفاده از ماژول PIM، بسیاری از پردازشها در بخش حافظه انجام میشود و نیاز به حرکت تمام دادهها بر شبکه انسجام یافته سیستم نیست. از این طریق دادهها بر روی حافظههای RAM یا حافظه فلش که قابلیت محاسباتی دارند بارگیری و محاسبات در همانجا انجام میگیرند.
تفاوت دیگر در این دو روش محاسباتی، نحوه استفاده از پایگاه داده است. پردازش پایگاه داده برای پایگاههای مبتنی بر ردیف بهینه شده است، در حالی که PIM برای پایگاه دادههای ستونی مطلوب است. همچنین، ذخیره سازی مبتنی بر ردیف برای پردازش تراکنش مناسب است، اما برای برنامههایی مانند هوش تجاری، پایگاههای مبتنی بر ستون مناسبتر است.
مزایای استفاده از ماژول PIM
برخی از مهمترین مزایای پردازش در حافظه و ماژول PIM عبارتند از:
• پردازش سریعتر دادهها در مقایسه با پردازش مبتنی بر درایو استاندارد
• امکان استفاده بهینه از حافظههای جانبی مانند فلش و قابل حمل بودن پردازش و دادههای ذخیرهشده
• افزایش سرعت در محاسبات و کاهش تأخیر در انجام فعالیتها
کاربردهای ماژول PIM
موارد زیر شاخصترین کاربردهای ماژول PIM هستند، بخصوص این تراشه در صنعت کارایی بالایی دارند و در خط مقدم ساختارهای هوشمند سازی و چهارچوبهای انقلاب صنعتی ۴٫۰ هستند:
- تعمیر و نگهداری پیشگویانه: از این فعالیت محاسباتی برای پیشبینی زمان مناسب برای تعمیر و رسیدگی به تجهیزات صنعتی استفاده میشود. اصلیترین ابزار این فعالیت، سنسورهای اینترنت اشیاء و ابزارهای محاسباتی مانند ماژول PIM هستند.
- فرایندهای پرداخت: استفاد از این تراشهها در ATMها و پوزهای پرداخت بسیار زیاد است. همچنین، در سیستمهای مالی و برای کاهش بار محاسباتی از روی سرورها، از حافظههای جانبی برای انجام همزمان ذخیره حافظه و انجام محاسبات تراکنشی استفاده میشود.
- تشخیص تقلب: یکی از اصلیترین کاربردهای ماژولهای PIM استفاده از آنها در دستگاههای تشخیص امضاء، تشخیص چهره و موارد مشابه است.
- معاملات الگوریتمی: در بازارهای مالی، نیاز به دستگاههایی است که در لحظه بتوان از آنها نتیجه برداشت کرد و محاسبات نسبتا پیچیده را با آنها انجام داد. معاملات الگوریتمی ازجمله این محاسبات هستند که میتوانند با استفاده از ماژول PIM به نتیجه مطلوب معاملهگران بازارهای مالی ختم شوند.
چالشهای استفاده از ماژول PIM
- چالشهای طراحی: برای استفاده از ماژول PIM به طراحی موازی و پیچیدهای در سیستم ذخیره و پردازش داده نیاز است.
- چالشهای تولید: از نظر طراحی فیزیکی و ساخت قطعات، باید ماژولهای PIM به گونهای طراحی شوند که کمترین فاصله را با سیستم پردازنده و حافظه داشته باشند تا بتواند به فعالیتهای موازی و توأم رایانه کمک کند.
- وابستگی به حافظه: ماژول PIM وابستگی ۱۰۰درصدی به RAM یا حافظه فلش دارد و هرگونه آسیب به آنها باعث صدمه غیرقابل پیشبینی به دادههای مهم میشود.
- هزینه: سیستمهای مبتنی بر حافظه بسیار گرانتر از انواع با معماریهای سنتی هستند. هرچقدر اندازهها کوچک شود، تراشهها نیز به همان میزان گرانتر میشوند.
درنهایت، ماژول PIM ازجمله متحول کنندهترین ایدههای طراحی در سیستمهای پردازشی هستند که هنوز نیاز به بهبود و حذف نقصهای موجود دارند. با این حال، این تجهیزات نسل بعدی انقلاب صنعتی، انقلاب صنعتی ۵٫۰، را ممکن میسازند و حضور آنها در آینده دیجیتال دنیا اجتنابناپذیر است.
دیدگاهتان را بنویسید