InfoNu.nl > Electronica > Diversen > Hardware wordt software

Hardware wordt software

Hardware wordt software Micro-elektronicabedrijven zijn in de race om een microchip met de meeste transistoren. Een nieuwe techniek wil de hardware echter veel beter benutten. Software kun je veranderen, hardware ligt vast. Het is de eerste les over de werking van de computer. Chips van microprocessors, of die nu van Motorola, Intel of Pentium zijn, bestaan uit miljoenen schakelaars die met elkaar zijn verbonden. Wat kun je daar nu nog aan veranderen?

Functioneel aanpassen

Volgens natuurkundigen is er veel meer speelruimte. Ze ontwikkelen componenten op chips waarvan ze de functie elke rekenstap kunnen veranderen. Daarmee kan een groepje schakelaars op chip supersnel van bijvoorbeeld optelmachine tot vermenigvuldiger worden omgebouwd. Met zulke aanpasbare hardware haal je al snel duizend tot tienduizend keer zoveel rekenkracht uit dezelfde microchip. Momenteel staat de functie van de componenten op de microchip na de instelling bij het opstarten vast. Die instelling is zo, dat de processor alle programma’s kan runnen. Dat brengt echter met zich mee dat het gros van de schakelaars op de chip de meeste tijd in de wacht staat.

Herprogrammeerbare chip

Een herprogrammeerbare chip benut het feit dat er twee soorten elektronen in de natuur voorkomen. Elektronen hebben naast een lading ook een magnetisch moment, hun spin. Deze spin is het gevolg van het rondtollen van elektronen om hun as. In de natuur komen elektronen voor met een spin omhoog en met een spin naar beneden. Magnetische lagen kunnen kleppen vormen voor stromen waarin de spins van de elektronen dezelfde richting opstaan.

Met magneten krijg je een soort fijnregelknoppen waarmee je de functie van de componenten op de chip kunt veranderen. Die knoppen blijven staan als je niets doet, maar zijn ook aan en uit te zetten via wisselende elektrische stroompjes. Deze stroompjes lopen over de magneetlagen, geven een klein magneetveld af en kunnen de magneetvelden in de laagjes omklikken. Het elektrisch omklikken van een magneetlaagje kan al in enkele miljardste van een miljoenste seconde. Bij de snelste computers ligt de kloksnelheid ongeveer op een gigahertz. Dit betekent dat de hardware van de chip in principe elke rekenstap kan worden veranderd.

Halfmetaal

Voor de techniek moeten natuurkundigen stromen opwekken waarin de magneetjes van elektronen allemaal dezelfde kant opstaan. Dan kunnen magnetische laagjes als fijnregelknoppen werken. De bron van de stromen kunnen halfmetalen zijn. Een bepaald mineraal van ijzeroxide dat de Foeniciërs gebruikten als kompasnaald op hun schepen is achteraf bijvoorbeeld gebleken een halfmetaal te zijn. Ook een magneet met de chemische formule NiMnSb is zo’n halfmetaal. Hij laat elektronen met een spin omhoog makkelijk door, terwijl elektronen met een spin omlaag er niet door komen.

Aan Duitse universiteiten maken natuurkundigen een contact tussen een halfmetaal en halfgeleider. Dat heet een halfmetaal-halfgeleider-junctie. Zo moeten programmeurs in de toekomst in elke rekenstap in een computerberekening de hardware opnieuw kunnen instellen. Dit kan chips veel sneller maken zonder dat er veel meer transistoren op hoeven te zitten. Computers in robots of raketten kunnen zich ermee optimaal afstemmen op een onverwachte taak die zich voordoet.
© 2013 - 2019 Klomp, het auteursrecht (tenzij anders vermeld) van dit artikel ligt bij de infoteur. Zonder toestemming van de infoteur is vermenigvuldiging verboden.
Gerelateerde artikelen
Moet je je computer 's-nachts uitzetten of aan laten staan?Moet je je computer 's-nachts uitzetten of aan laten staan?Wanneer je thuis veel met je computer bezig bent, dan kun je je afvragen of je deze 's-nachts gewoon kan laten aanstaan…
Langzaam opstarten van een computer: Je PC schoonmakenWanneer je net een nieuwe computer hebt, lijkt hij in een sneltreinvaart op te starten. Maar naarmate de tijd verstrijkt…
Snelle start Windows XPSnelle start Windows XPEen traag opstartende computer is niet wat wat we willen. Snelheid en tempo horen bij een moderne computer van deze tijd…
Alles over een BootsectorvirusWat is een bootsectorvirus, wat doet een bootsector virus, hoe kom ik er weer van af en hoe kom ik er achter dat ik een…
Hoe verwijder je het programma 'Advanced Virus Remover'?Hoe verwijder je het programma 'Advanced Virus Remover'?'Advanced Virus Remover' is een misleidend antivirus programma dat zich met behulp van een 'trojan horse' op de computer…
Bronnen en referenties
  • http://www.physik.uni-wuerzburg.de/EP3/

Reageer op het artikel "Hardware wordt software"

Plaats als eerste een reactie, vraag of opmerking bij dit artikel. Reacties moeten voldoen aan de huisregels van InfoNu.
Meld mij aan voor de tweewekelijkse InfoNu nieuwsbrief
Ik ga akkoord met de privacyverklaring en ben bekend met de inhoud hiervan
Infoteur: Klomp
Gepubliceerd: 16-10-2013
Rubriek: Electronica
Subrubriek: Diversen
Bronnen en referenties: 1
Schrijf mee!