Co to jest przetwarzanie rekonfigurowalne?
Obliczenia rekonfigurowalne to termin stosowany do kilku opcji obliczeniowych. Komputer rekonfigurowalny to taki, w którym układy i komponenty architektury komputerowej mogą być wymieniane na inne na żądanie. Alternatywnie, układy scalone i komponenty mogą być rozmieszczone i okablowane razem w różny sposób, aby wykonywać różne funkcje i postępować zgodnie z różnymi konfiguracjami przepływu danych. Komputer rekonfigurowalny może, ale nie musi, zawierać procesor komputerowy ogólnego zastosowania (CPU), może mieć kilka procesorów lub może być obsługiwany tylko przez dedykowane układy scalone i programowalne macierze bramek. Niektóre osoby odnoszą się do obliczeń rekonfigurowalnych jako obliczeń hybrydowych, obliczeń równoległych, obliczeń potokowych lub obliczeń o wysokiej wydajności.
Komputery z programowalnym układem bramek (FPGA) mogą mieć procesor do wykonywania funkcji platformy i sieci lub mogą wykonywać wszystkie funkcje procesora niezależnie, na komputerze z możliwością rekonfiguracji. Te układy FPGA są elementami logiki komputerowej, które można łączyć w klastry w różne konfiguracje okablowania, wytwarzając różne funkcje i przepływy danych, i można je w dowolnym momencie zmienić na nowe układy. Ta elastyczność zapewnia maksymalną nieprzetworzoną moc obliczeniową dla wyspecjalizowanych zadań obliczeniowych i zwiększoną prędkość w porównaniu z komputerami ogólnego przeznaczenia. W alternatywnych opcjach układy FPGA mogą być wielokrotnie przeprogramowywane przy użyciu języków specyficznych dla sprzętu, przy wykorzystaniu obliczeń równoległych, w celu uzyskania różnych ścieżek przepływu danych i jednoczesnych operacji na danych potokowych.
Przetwarzanie hybrydowe jest uważane za przetwarzanie rekonfigurowalne, ponieważ obejmuje rdzeń procesora ogólnego przeznaczenia dopasowany do rdzeni specyficznych dla aplikacji do określonych zastosowań, zwiększając możliwości i szybkość niektórych funkcji obliczeniowych. Te rdzenie specyficzne dla aplikacji mogą być układami FPGA, ponownie skonfigurowanymi przez konsumenta lub konfigurowalnymi macierzami przetwarzania danych (rDPA). Ponadto kartę rozszerzeń komputera PCI Express® można dodać wewnętrznie do płyty głównej lub zewnętrznie we własnej obudowie, aby zwiększyć możliwości karty graficznej lub sygnalizacyjnej. W komputerach z możliwością rekonfiguracji chodzi o oferowanie wysokowydajnych opcji do specjalistycznych zadań.
Powodem, dla którego rekonfigurowalne systemy obliczeniowe są preferowane w porównaniu z obliczeniami ogólnego przeznaczenia, jest to, że rekonfigurowalne systemy zapewniają taką elastyczność wydajności. System rekonfigurowalny może być zmieniany w locie przed wykonaniem, między zestawami funkcji lub w prawie dowolnym momencie podczas wykonywania za pomocą strumieni bitów instrukcji. Te rekonfiguracje mogą mieć miejsce, gdy inna część systemu logicznego oblicza inne zadania. Istnieje duża różnica prędkości między korzystaniem z zadań wykonujących oprogramowanie a elastycznością obliczeń rekonfigurowalnych do wykonywania tych samych zadań przy zużyciu mniejszej mocy.
W społecznościach naukowych, akademickich, wojskowych i biznesowych prowadzi się wiele dziedzin badań w celu opracowania rekonfigurowalnych praktyk komputerowych. Wiele z tych badań ma na celu lepsze zarządzanie kosztami ogólnymi w systemach operacyjnych. W podobny sposób prowadzone są badania nad opcjami delegowania zadań na hosty CPU i logiczne układy FPGA. Ponadto podkreśla się strategie optymalizacji układów FPGA w przetwarzaniu wideo, sygnałów i sieci dla społeczności naukowych i wojskowych oraz bioinformatyki dla społeczności medycznych.