Mikä on uudelleenkonfiguroitava tietojenkäsittely?

Uudelleenkonfiguroitava tietojenkäsittely on termi, jota sovelletaan useisiin laskentavaihtoehtoihin. Uudelleenkonfiguroitava tietokone on tietokone, jossa tietokonearkkitehtuurin sirut ja komponentit voidaan vaihtaa toisten tilauksesta. Vaihtoehtoisesti sirut ja komponentit voidaan järjestää uudelleen ja kytkeä toisiinsa eri tavalla, jotta ne voivat suorittaa erilaisia ​​toimintoja ja noudattaa erilaisia ​​tiedonkulkujärjestelyjä. Uudelleenkonfiguroitava tietokone voi sisältää tai ei sisältää yleiskäyttöisen tietokoneen prosessointiyksikön (CPU), siinä voi olla useita suorittimia tai sitä voivat käyttää vain erilliset integroidut piirit ja kenttäohjelmoitavat porttijärjestelmät. Jotkut ihmiset viittaavat uudelleenkonfiguroitavaan tietojenkäsittelyyn hybridilaskennana, rinnakkaislaskennana, putkilinjan laskennana tai korkean suorituskyvyn laskennana.

Kenttäohjelmoitavissa olevissa porttimatriisitietokoneissa (FPGA) voi olla suoritin suorittamaan alusta- ja verkkotoimintoja tai ne voivat suorittaa kaikki suorittimen toiminnot itsenäisesti uudelleenkonfiguroitavassa tietokoneessa. Nämä FPGA: t ovat tietokoneen logiikkakomponentteja, jotka voidaan ryhmitellä yhteen erilaisiin johdotusjärjestelyihin tuottamalla erilaisia ​​toimintoja ja datavirtoja, ja ne voidaan järjestää uudelleen uusiksi järjestelyiksi milloin tahansa. Tämä joustavuus antaa maksimaalisen raa’an laskentatehon erikoistuneisiin laskentatehtäviin ja lisää nopeuksia yleiskäyttöisiin tietokoneisiin verrattuna. Vaihtoehtoisissa vaihtoehdoissa FPGA: t voidaan ohjelmoida uudelleen laitteistokohtaisilla kielillä rinnakkaisen laskennan avulla, jotta saadaan aikaan erilaisia ​​datavirtareittejä ja samanaikaisia ​​putkilinjan datatoimintoja.

Hybridilaskentaa pidetään uudelleenkonfiguroitavana laskennana, koska siihen sisältyy yleiskäyttöinen suoritinydin, joka on sovitettu sovelluskohtaisiin ytimiin erityisiin käyttötarkoituksiin, mikä lisää tiettyjen laskutoimintojen ominaisuuksia ja nopeutta. Nämä sovelluskohtaiset ytimet voivat olla FPGA: ita, jotka kuluttaja on määrittänyt uudelleen, tai uudelleen konfiguroitavia tietojenkäsittelyjärjestelmiä (rDPA). Lisäksi PCI Express® -tietokoneen laajennuskortti voidaan lisätä sisäisesti emolevyyn tai ulkoisesti omaan koteloonsa näytönohjaimen tai merkinantokortin parantamiseksi. Uudelleenkonfiguroitava tietojenkäsittely tarjoaa korkean suorituskyvyn vaihtoehtoja erikoistehtäviin.

Syy, miksi uudelleenkonfiguroitavat laskentajärjestelmät ovat edullisempia kuin yleiskäyttöiset laskentajärjestelmät, on se, että uudelleenkonfiguroitavat järjestelmät tarjoavat tällaista suorituskyvyn joustavuutta. Uudelleenkonfiguroitava järjestelmä voidaan vaihtaa lennossa ennen suorittamista, funktiojoukkojen välillä tai melkein missä tahansa vaiheessa suorituksen aikana käskyjen bittivirroilla. Nämä uudelleenkonfiguroinnit voivat tapahtua, kun toinen osa logiikkajärjestelmää laskee muita tehtäviä. Ohjelmistotehtävien käytön ja uudelleenkonfiguroitavan tietojenkäsittelyn joustavuuden välillä on suuri nopeusero samojen tehtävien suorittamiseen samalla, kun ne kuluttavat vähemmän virtaa.

Tieteellisessä, akateemisessa, sotilas- ja liike -elämässä tehdään monia tutkimusalueita, joilla edistetään uudelleenkonfiguroitavia tietojenkäsittelykäytäntöjä. Suuri osa tästä tutkimuksesta on tarkoitettu parantamaan yleiskustannusten hallintaa käyttöjärjestelmissä. Tähän liittyen tutkitaan tehtävien siirtämisen valintoja isäntäsuorittimille ja logiikan FPGA -laitteille. Lisäksi korostetaan FPGA -optimointistrategioita video-, signaali- ja verkkokäsittelyssä tiede- ja sotilasyhteisöille sekä bioinformatiikkaa lääketieteellisille yhteisöille.