Auch wenn die Leistung von Computern heute noch immer zunimmt, so hat sich ihre grundlegende Funktionsweise seit 60 Jahren nicht verändert.
Doch Wissenschaftler in den Entwicklungs-Labors von Hewlett Packard glauben nun, den Schlüssel zu einer komplett neuen Computer-Generation gefunden zu haben, die das Konzept des Computers neu definieren wird. Dieser Schlüssel heisst Memristor und ist ein universeller Speicher mit unvergleichlichen Eigenschaften.
Weder Festplatte noch Arbeitsspeicher, sondern beides
In der Theorie wurde der Memristor schon 1971 beschrieben. Er gilt neben dem Widerstand, dem Kondensator und der Spule als viertes fundamentales passives Bauelement von elektrischen Schaltkreisen.
Ein heutiger Computer unterscheidet zwischen zwei Speicher-Typen. Auf einer Festplatte (oder SSD) liegen Betriebssystem, Programme und Dokumente. Um mit diesen Daten arbeiten zu können, muss der Prozessor sie erst von dort in den Arbeitsspeicher laden. Sind die Daten verarbeitet, werden sie wieder auf die Festplatte (oder SSD, beziehungsweise einen anderen Massenspeicher) zurückgeschrieben.
Dieses Hin und Her bedeutet einen hohen Energie- und Zeitverbrauch und begrenzt in vielen Situationen die Leistungsfähigkeit von Rechensystemen. Der Memristor soll die beiden klassischen Speicher-Typen und ihre Vorzüge in sich vereinen: sehr grosse Kapazitäten und superschnellen Zugriff.
HP ist building a new way to compute - from the ground up. This changes everything!
Eine Maschine, die alles verändern wird
Mitte Juni stellte HP das «Machine»-Projekt in einer halbstündigen Präsentation vor. (YouTube)
Wie weitreichend die Folgen eines universellen Arbeits- und Massenspeicher für den Bauplan eines Computers sind, wird erst auf den zweiten Blick ersichtlich. Eine der wichtigsten Aufgaben des Prozessors eines heutigen Computers besteht darin, Daten möglichst schnell von einem Ort zum anderen zu bewegen.
Dagegen sollen sich die Prozessoren in Memristor-Computern fast ausschliesslich auf ihr Rechenaufgaben konzentrieren können. In den theoretischen Modellen von HP rechnen dabei mehrere, auf unterschiedliche Aufgaben spezialisierte Prozessoren nebeneinander.
Im Gegensatz zum heutigen Arbeitspeicher sind die Daten in einem Memristor-Speicher ausserdem nicht volatil, gehen also auch ohne Stromzufuhr nicht verloren. In der Theorie kann man ein solches System einfach aus- und wieder einschalten, ohne Betriebssystem oder Anwendung neu laden zu müssen.
Dichter, schneller, effizienter
Das grösste Potential der Memristor-Technologie steckt wohl in der Verdichtung und der Effizienz. Um «eine Zehnerpotenz und mehr» soll laut HP die Speicherdichte damit höher sein als bei traditionellen Technologien. Da gleichzeitig auch der Stromverbrauch der Technolgie dramatisch geringer sein soll, sind wesentlich kompaktere Computer denkbar. Sei es ein Rechenzentrum, das auf die Grösse eines Kühlschrankes schrumpft oder eine leistungsfähige Workstation im Smartphone-Format. In seinen kühnen Visionen träumt HP bereits heute von 100 Terabyte Speicherkapazität in der Hosentasche.
Zeitplan und Reality-Check
Noch in diesem Jahrzehnt will HP die Herkules-Aufgabe schaffen, die neue Speicher-Technologie aus den Labors und in die Fabrikation zu bringen, eine neue Prozessor-Familie zu entwickeln und diese per Lichtleiter mit den Memristoren zu verbinden.
Ganz nebenbei bleibt da auch noch die Aufgabe, ein Betriebssystem zu entwickeln, das das Potential dieser Technologie auch tatsächlich ausschöpft. Man darf gespannt sein, ob und wie HP das gelingen wird.
