En dators cache är en del av minnet där ofta använda objekt lagras för att påskynda bearbetningen. Om du besöker samma webbplatser på din telefon ofta, till exempel, din telefon kan spara information om dessa webbplatser så att din webbläsare eller app inte behöver ladda ner den igen varje gång.

University of Arizona, professor i el- och datateknik, Tosiron Adegbija, jämför en dators huvudminne och dess cache med ett kylskåp och en minikyl. Om han vaknar hungrig efter ett mellanmål varje natt, han kanske börjar förvara snacks i en minikyl vid sin säng, snarare än att ta sig tid att gå till kökets kylskåp varje gång.

"Minikylskåpet är som cachen, medan kylskåpet i köket är huvudminnet, " sa han. "När jag vet att jag kommer att behöva saker ofta, Jag förvarar dem i min minikyl, så jag kan avsevärt minska hur mycket tid det tar att hämta dem. Den är liten, fastän, så jag får inte plats med allt där."

Adegbija forskar om tekniker för att effektivt utnyttja ett material som kallas spin-transfer vridmoment random access memory, eller STTRAM, som ett alternativ för statiskt RAM-minne i datorcacher. STTRAM kan lagra samma mängd data som statiskt RAM med endast en fjärdedel till en niondedel av utrymmet, vilket gör det särskilt användbart för enheter med begränsade resurser som mobiltelefoner och surfplattor.

Lägre energiförbrukning är nyckeln

Även om de minskar tiden det tar att komma åt och köra program på datorenheter, cacher ökar strömförbrukningen, vilket gör dem dyra. Dock, om noggrant utformat, de kan också göra datorer mer energieffektiva.

"Om du minskar hur mycket tid du spenderar på att komma åt data, du kanske också förbrukar mindre energi trots att du förbrukar mer ström, ", sa Adegbija. "Min forskning utforskar nya sätt att dra nytta av cachens positiva egenskaper och samtidigt mildra dess negativa egenskaper."

Data för de flesta program behöver bara finnas kvar i cachen i upp till några hundra millisekunder, men STTRAM behåller data i sig mycket längre – upp till 10 år. Adegbijas team har funnit att design av STTRAM-cacher för att lagra data så länge som behövs av varje program kan minska energiförbrukningen med upp till 84 %.

Deras forskning fokuserar på att designa STTRAM-cacher som dynamiskt och automatiskt kan anpassa sig till behoven hos olika program som körs, vilket gör resursbegränsade enheter mer energieffektiva.