Co je překonfigurovatelný výpočet?
Rekonfigurovatelné výpočty jsou termínem, který se vztahuje na několik možností výpočtu. Rekonfigurovatelný počítač je takový, kde lze čipy a komponenty počítačové architektury na požádání vyměnit za ostatní. Alternativně mohou být čipy a komponenty přeskupeny a vzájemně propojeny dohromady, aby mohly vykonávat různé funkce a sledovat různá uspořádání datových toků. Rekonfigurovatelný počítač může nebo nemusí obsahovat univerzální počítačovou procesorovou jednotku (CPU), může mít několik CPU nebo může být provozován pouze vyhrazenými integrovanými obvody a poli programovatelnými hradlovými poli. Někteří lidé označují překonfigurovatelné výpočty jako hybridní, paralelní, pipeline computing nebo high-performance computing.
Počítače s polem programovatelným hradlovým polem (FPGA) mohou mít CPU pro provádění funkcí platformy a sítě, nebo mohou provádět všechny funkce CPU nezávisle v rekonfigurovatelném počítači. Tyto FPGA jsou komponenty počítačové logiky, které mohou být seskupeny dohromady v různých instalačních sestavách, které produkují různé funkce a datové toky, a lze je kdykoli reorganizovat do nových uspořádání. Tato flexibilita poskytuje maximální surový výpočetní výkon pro specializované výpočetní úlohy a zvyšuje rychlost v počítačích pro všeobecné použití. V alternativních možnostech mohou být FPGA opakovaně přeprogramovány pomocí hardwarově specifických jazyků při použití paralelních výpočetních systémů, aby se vytvořily odlišné cesty datových toků a souběžné datové operace potrubí.
Hybridní výpočetní technika je považována za rekonfigurovatelnou výpočetní techniku, protože zahrnuje jádro CPU s obecným využitím spojené s jádry pro konkrétní použití pro konkrétní použití, což zvyšuje možnosti a rychlost určitých výpočetních funkcí. Tato jádra specifická pro aplikaci mohou být FPGA, rekonfigurovaná zákazníkem nebo rekonfigurovatelná pole pro zpracování dat (rDPA). Počítačová rozšiřovací karta PCI Express® může být navíc přidána interně na základní desku nebo externě v jejím vlastním krytu, aby se zvýšily možnosti grafické nebo signalizační karty. Rekonfigurovatelné výpočty jsou o nabídce vysoce výkonných možností pro specializované úkoly.
Důvodem, proč jsou konfigurovatelné výpočetní systémy upřednostňovány před běžnými počítači, je to, že tyto konfigurovatelné systémy poskytují takovou flexibilitu výkonu. Rekonfigurovatelný systém může být změněn za běhu před provedením, mezi sadami funkcí nebo téměř v libovolném bodě během provádění bitovými toky instrukcí. K těmto překonfiguracím může dojít, zatímco další část logického systému počítá s jinými úkoly. Existuje velký rozdíl v rychlosti mezi používáním softwarových úloh a využíváním flexibility konfigurovatelné výpočetní techniky k provádění stejných úkolů při nižší spotřebě energie.
Ve vědeckých, akademických, vojenských a podnikatelských komunitách se provádí řada výzkumných oblastí s cílem zdokonalit konfigurovatelné výpočetní postupy. Většina tohoto výzkumu je zaměřena na vytvoření lepší režie v operačních systémech. Souvisejícím způsobem se provádí výzkum výběru možností delegování úkolů na hostování CPU a logických FPGA. Dále jsou zdůrazněny optimalizační strategie pro FPGA ve zpracování videa, signálu a sítě pro vědecké a vojenské komunity a bioinformatika pro lékařské komunity.