在传统的冯·诺依曼架构里,数据的存储与计算是分离的。处理器要运算,就必须反复从内存里搬运数据,而数据在存储与计算单元之间的来回移动,消耗了大量时间与能耗。随着AI模型越来越大,数据搬运带来的延迟与功耗问题愈发突出,人们把这一瓶颈形象地称为「存储墙」。它是制约算力进一步提升的关键障碍之一。
存算一体的思路很直接:既然搬运数据最费劲,那就把计算直接做在存储单元里。通过在存储器内部嵌入计算能力,让数据在「原地」完成乘加等运算,从而大幅减少数据搬移。根据实现方式不同,存算一体可分为基于SRAM、闪存、忆阻器等不同介质的技术路线,各自在精度、速度与能效上有所取舍,适用于不同场景。
存算一体在AI推理、边缘计算、可穿戴设备等对能效敏感的场景中前景广阔,有望让大模型在更低的功耗下运行。不过它仍面临工艺成熟度、计算精度、编程生态等方面的挑战。随着芯片制程逼近物理极限,存算一体被认为是一条绕开摩尔定律瓶颈、继续提升算力能效比的重要路径,值得长期关注。
值得一提的是,存算一体与传统的CPU、GPU并非替代关系,更多是协同分工。在一些对实时性和功耗要求极高的场景里,它可以承担特定的计算任务,与通用处理器配合,共同提升整体系统的能效比。未来随着技术成熟,它有望成为算力版图中不可忽视的一环。