Yeniden Yapılandırılabilir Hesaplama Nedir?

Yeniden yapılandırılabilir hesaplama, çeşitli hesaplama seçeneklerine uygulanan bir terimdir. Yeniden yapılandırılabilir bir bilgisayar, bilgisayar mimarisinin yongalarının ve bileşenlerinin talep üzerine başkaları için değiştirilebileceği bilgisayardır. Alternatif olarak, yongalar ve bileşenler, farklı işlevleri gerçekleştirmek ve farklı veri akışı düzenlemelerini takip etmek için farklı şekilde yeniden düzenlenebilir ve bağlanabilir. Yeniden yapılandırılabilir bir bilgisayar, genel amaçlı bir bilgisayar işlem birimi (CPU) içerebilir veya içermeyebilir, birkaç CPU'ya sahip olabilir veya yalnızca atanmış tümleşik devreler ve sahada programlanabilir kapı dizileri tarafından çalıştırılabilir. Bazı insanlar hibrit bilgi işlem, paralel bilgi işlem, boru hattı bilgi işlem veya yüksek performanslı bilgi işlem olarak yeniden yapılandırılabilir bilgi işlem anlamına gelir.

Sahada programlanabilir geçit dizisi (FPGA) bilgisayarları, platform ve ağ işlevlerini gerçekleştirmek için bir CPU'ya sahip olabilir veya tüm CPU işlevlerini bağımsız olarak, yeniden yapılandırılabilir bir bilgisayarda gerçekleştirebilir. Bu FPGA'lar, çeşitli kablo kurulumlarında bir araya getirilebilen, farklı işlev ve veri akışları üreten ve herhangi bir zamanda yeni düzenlemelere göre yeniden düzenlenebilir bilgisayar mantığı bileşenleridir. Bu esneklik, uzmanlaşmış bilgisayar işlemleri için maksimum ham bilgi işlem gücü ve genel amaçlı bilgisayarlara göre daha yüksek hız özellikleri sunar. Alternatif seçeneklerde, farklı veri akışı yolları ve eşzamanlı boru hattı veri işlemleri üretmek için FPGA'lar paralel hesaplama kullanımında donanıma özgü diller tarafından tekrar tekrar programlanabilir.

Hibrit bilgi işlem, belirli kullanımlar için uygulamaya özgü çekirdeklerle eşleşen genel amaçlı bir CPU çekirdeği içerdiğinden, belirli bilgi işlem işlevlerinin yeteneklerini ve hızını artırdığından, yeniden yapılandırılabilir bilgi işlem olarak kabul edilir. Uygulamaya özgü bu çekirdekler, tüketici tarafından yeniden yapılandırılan FPGA'lar veya yeniden yapılandırılabilir veri işleme dizileri (rDPA'lar) olabilir. Ek olarak, bir PCI Express® bilgisayar genişletme kartı, artan grafikler veya sinyal kartı yetenekleri için anakarta dahili olarak veya harici olarak kendi kasasına eklenebilir. Yeniden yapılandırılabilir bilgi işlem, özel görevler için yüksek performanslı seçenekler sunmakla ilgilidir.

Yeniden yapılandırılabilir bilgi işlem sistemlerinin genel amaçlı bilgi işlem yerine tercih edilmesinin nedeni, yeniden yapılandırılabilir sistemlerin böyle bir performans esnekliği sağlamasıdır. Yeniden yapılandırılabilir bir sistem çalıştırmadan önce anında, fonksiyon setleri arasında veya çalıştırma sırasında komutların bit akışlarıyla neredeyse her noktada değiştirilebilir. Bu yeniden yapılandırmalar, mantık sisteminin başka bir kısmı diğer görevleri hesaplarken gerçekleşebilir. Daha az güç tüketirken, yazılım gerçekleştiren görevleri kullanmakla aynı görevleri gerçekleştirmek için yeniden yapılandırılabilir hesaplama esnekliğini kullanmak arasında büyük bir fark vardır.

Bilimsel, akademik, askeri ve ticari topluluklarda, yeniden yapılandırılabilir bilgi işlem uygulamalarını geliştirmek için birçok araştırma alanı yapılmaktadır. Bu araştırmanın çoğu, işletim sistemlerinde daha iyi genel gider yönetimi sağlamayı amaçlamaktadır. İlgili bir şekilde, CPU ve Mantıksal FPGA'lara ev sahipliği yapmak için görev delegasyonundaki seçimler üzerine araştırmalar yapılmaktadır. Ayrıca, bilimsel ve askeri topluluklar için video, sinyal ve ağ işleme ve tıbbi topluluklar için biyoinformatik konularında FPGA'ların optimizasyon stratejileri vurgulanmaktadır.