Turbo-Technik Forscher versprechen Schnellstart-PC und Stromspar-Server

Ein Computer, der in einer Sekunde startet, ein Rechenzentrum, das nur einen Bruchteil seines heutigen Energiebedarfs hat: US-Forscher haben möglicherweise die Grundlage geschaffen, um diese Träume zu erfüllen - ein winziges Bauteil, das Speicherchips revolutionieren könnte.

Mikrochips auf einem Wafer (von Intel): Wann kommt der Speicherchip der Zukunft?
REUTERS

Mikrochips auf einem Wafer (von Intel): Wann kommt der Speicherchip der Zukunft?


Die Forscher der North Carolina State University sind sich sicher, Sie haben einen Halbleiter-Baustein entwickelt, der Computer signifikant verbessern könnte. Im Grunde handelt es sich dabei um einen neuen Typ von Transistoren, die die Eigenschaften sogenannter Flash-Speicher, wie sie in MP3-Playern verwendet werden, mit der Geschwindigkeit vom DRAM-Speicher, wie er als Arbeitsspeicher in PC und Notebooks benutzt wird, verbinden. Das hört sich erst einmal sehr technisch und nicht besonders aufregend an. Doch der Leiter des Forschungs-Teams, Professor Paul Franzon, ist begeistert: " Wir haben ein neues Gerät entwickelt, das Computer-Speicher revolutionieren könnte".

Wenn aus der Erfindung der amerikanischen Forscher einmal ein echtes Produkt wird, könnte er damit auch durchaus Recht haben. Bisher nämlich gibt es zwei Typen von Computer-Speicher, die ausgesprochen unterschiedliche Eigenschaften haben. Als Arbeitsspeicher werden in Computern sogenannte DRAM-Chips eingesetzt, weil die schön schnell sind. Ihr Schönheitsfehler: Sobald man den Strom abschaltet verlieren sie ihr Gedächtnis.

Flash-Speicherchips haben dieses Problem nicht. Deshalb werden sie auch gerne in MP3-Playern, Handys und Digitalkameras als dauerhafter Speicher verwendet. Sie sind robust, vergessen nie etwas, sind aber eben auch langsam. Wer mit einer hochauflösenden Kamera Fotos im RAW-Format aufnimmt, kennt das Problem.

Der von den Forschern als "double floating-gate field effect transistor (FET)" bezeichnete neue Transistortyp soll diese Einschränkungen nun aufheben. Mithilfe eines Tricks sei es bei ihm möglich, Daten entweder schnell, wie bei DRAM, oder zur dauerhaften Speicherung, wie bei Flash-Speicher, abzulegen. Auch eine Kombination beider Techniken sei möglich, erklärt Franzon.

Schneller und genügsamer zugleich

Ein PC auf Basis solchen Speichers wäre sofort nach dem Druck auf die Einschalttaste betriebsbereit, weil Betriebssysteme und Programme nicht erst von einer Festplatte in den Arbeitsspeicher geladen werden müssten, sondern auch nach dem Ausschalten des Geräts erhalten blieben. Wer bereits heute ein Notebook mit einer Flash-Festplatte benutzt, wie etwa das Macbook Air, kann sich das ungefähr vorstellen. Auch bei solchen Geräten wird der Startvorgang durch den schnellen Festspeicher enorm beschleunigt.

Noch bedeutender könnte aber der Nutzen eines solchen Speichers in Rechenzentren sein. Firmen wie Google, Microsoft und Apple, die Tausende Server betreiben, müssen diese Maschinen, unabhängig von der Auslastung, Tag und Nacht durchlaufen lassen, weil beim Abschalten der Speicherinhalt verloren ginge. Mit dem neuen Speichertyp dagegen, könnte beispielsweise Nachts, wenn die Server wenig genutzt werden, deren Arbeitsspeicher zum Strom sparen abgeschaltet werden. Sobald er wieder gebraucht würde, wäre er sekundenschnell betriebsbereit.

Halbleiterbauelemente: Die Rechenknechte des IT-Zeitalters
Transistor
Deutsches Museum
Transistoren können elektrische Signale verstärken (wichtig beim Einsatz in Radios) oder als nicht-mechanische Schalter wirken. Als Schalter können Transistoren die beiden grundlegenden Zustände des Binärsystems darstellen: Strom oder kein Strom, 1 oder 0 – die Basis der Informationstechnologie.
integrierter Schaltkreis
Texas Instruments
Ein integrierter Schaltkreis fasst Elemente wie Transistoren, Widerstände und Kondensatoren zusammen. Auf Computerprozessoren finden heute Millionen von Transistoren Platz – 820 Millionen zum Beispiel auf Intel-Chips der "Penryn"-Reihe.
Bis es soweit ist, dass man Rechner mit derartigen Super-Chips ausstatten kann, dürften allerdings noch einige Jahre vergehen. Von der Entwicklung eines solchen Transistors bis hin zu einem Mikrochip, auf dem Millionen, oder gar Milliarden, solcher Transistoren untergebracht sind, ist es ein langer Weg.

mak

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