Wat is herconfigureerbaar computergebruik?
Herconfigureerbaar computergebruik is een term die wordt toegepast op verschillende computeropties. Een herconfigureerbare computer is een computer waarop de computerarchitectuurchips en -componenten op verzoek kunnen worden vervangen door anderen. Als alternatief kunnen de chips en componenten anders worden gerangschikt en op verschillende manieren met elkaar worden bedraad om verschillende functies uit te voeren en verschillende dataflowschema's te volgen. Een herconfigureerbare computer kan al dan niet een algemene computerverwerkingseenheid (CPU) bevatten, kan verschillende CPU's hebben, of alleen worden uitgevoerd door speciale geïntegreerde schakelingen en veld-programmeerbare gate-arrays. Sommige mensen verwijzen naar herconfigureerbare computing als hybride computing, parallel computing, pipeline computing of high-performance computing.
Field-programmable gate array (FPGA) -computers kunnen een CPU hebben om platform- en netwerkfuncties uit te voeren, of kunnen alle CPU-functies onafhankelijk uitvoeren in een herconfigureerbare computer. Deze FPGA's zijn computerlogische componenten die kunnen worden geclusterd in verschillende bedradingsopstellingen, die verschillende functie- en gegevensstromen produceren en die op elk gewenst moment kunnen worden gereorganiseerd in nieuwe arrangementen. Deze flexibiliteit geeft maximale onbewerkte rekenkracht voor gespecialiseerde computertaken en verhoogde snelheden op computers voor algemene doeleinden. Bij alternatieve opties kunnen FPGA's herhaaldelijk worden herprogrammeerd door hardwarespecifieke talen, in parallel computergebruik, om verschillende gegevensstroompaden en gelijktijdige pijplijngegevensbewerkingen te produceren.
Hybride computing wordt beschouwd als herconfigureerbare computing omdat het een CPU-kern voor algemene doeleinden betreft die is gekoppeld aan applicatiespecifieke cores voor specifiek gebruik, waardoor de mogelijkheden en snelheid van bepaalde computerfuncties worden vergroot. Deze applicatiespecifieke kernen kunnen FPGA's zijn, opnieuw geconfigureerd door een consument, of opnieuw configureerbare gegevensverwerkingsarrays (rDPA's). Bovendien kan een PCI Express®-computeruitbreidingskaart intern worden toegevoegd aan het moederbord, of extern in zijn eigen behuizing, voor betere grafische mogelijkheden of signaalkaartmogelijkheden. Bij herconfigureerbaar computergebruik gaat het om het aanbieden van krachtige opties voor gespecialiseerde taken.
De reden waarom herconfigureerbare computersystemen de voorkeur hebben boven computergebruik voor algemene doeleinden, is dat de herconfigureerbare systemen dergelijke prestatieflexibiliteit bieden. Een herconfigureerbaar systeem kan snel worden gewijzigd vóór uitvoering, tussen functiesets of op bijna elk punt tijdens uitvoering door bitstromen van instructies. Deze herconfiguraties kunnen plaatsvinden terwijl een ander deel van het logische systeem andere taken berekent. Er is een groot snelheidsverschil tussen het gebruik van taken die software uitvoeren en de flexibiliteit van herconfigureerbaar computergebruik om dezelfde taken uit te voeren, terwijl minder stroom wordt verbruikt.
In wetenschappelijke, academische, militaire en zakelijke gemeenschappen worden veel onderzoeksgebieden gedaan om herconfigureerbare computerpraktijken te bevorderen. Veel van dit onderzoek is gericht op het produceren van beter overheadbeheer in besturingssystemen. Op een verwante manier wordt onderzoek gedaan naar keuzes bij het delegeren van taken om CPU's en logische FPGA's te hosten. Daarnaast worden optimalisatiestrategieën voor FPGA's in video-, signaal- en netwerkverwerking voor wetenschappelijke en militaire gemeenschappen en bio-informatica voor medische gemeenschappen benadrukt.