Vad är omkonfigurerbar datoranvändning?

Omkonfigurerbar datoranvändning är en term som används för flera datoralternativ. En omkonfigurerbar dator är en dator där datorarkitekturchips och komponenter kan bytas ut mot andra på begäran. Alternativt kan chipsen och komponenterna omarrangeras och kopplas ihop på olika sätt för att utföra olika funktioner och följa olika dataflödesarrangemang. En omkonfigurerbar dator kan innehålla eller inte innehålla en datorbehandlingsenhet (CPU), kan ha flera processorer, eller bara köras av dedikerade integrerade kretsar och fältprogrammerbara grindmatriser. Vissa människor hänvisar till omkonfigurerbar datoranvändning som hybridberäkning, parallell beräkning, pipelineberäkning eller högpresterande beräkning.

Field-programmable gate array (FPGA)-datorer kan ha en CPU för att utföra plattforms- och nätverksfunktioner, eller kan utföra alla CPU-funktioner oberoende, i en omkonfigurerbar dator. Dessa FPGA:er är datorlogiska komponenter som kan klustras ihop i en mängd olika ledningsuppsättningar, vilket ger olika funktioner och dataflöden, och kan när som helst omorganiseras till nya arrangemang. Denna flexibilitet ger maximal rå beräkningskraft för specialiserade beräkningsuppgifter och ökade hastighetsmöjligheter jämfört med datorer för allmänna ändamål. I alternativa alternativ kan FPGA upprepade gånger omprogrammeras av hårdvaruspecifika språk, vid parallell datoranvändning, för att producera olika dataflödesvägar och samtidiga pipelinedataoperationer.

Hybridberäkning anses vara omkonfigurerbar då den involverar en CPU-kärna för allmänt ändamål matchad med applikationsspecifika kärnor för specifika användningar, vilket ökar kapaciteten och hastigheten hos vissa beräkningsfunktioner. Dessa applikationsspecifika kärnor kan vara FPGA:er, omkonfigurerade av en konsument, eller omkonfigurerbara databehandlingsarrayer (rDPAs). Dessutom kan ett PCI Express®-datorexpansionskort läggas till internt på moderkortet, eller externt i sitt eget hölje, för ökad grafik- eller signalkortskapacitet. Omkonfigurerbar datoranvändning handlar om att erbjuda högpresterande alternativ för specialiserade uppgifter.

Anledningen till att omkonfigurerbara datorsystem föredras framför generella datorer är att de omkonfigurerbara systemen ger sådan prestandaflexibilitet. Ett omkonfigurerbart system kan ändras i farten före exekvering, mellan funktionsuppsättningar eller vid nästan vilken punkt som helst under exekvering av bitströmmar av instruktioner. Dessa omkonfigurationer kan ske medan en annan del av logiksystemet beräknar andra uppgifter. Det finns en stor hastighetsskillnad mellan att använda programvaruutförande uppgifter och att använda flexibiliteten hos omkonfigurerbar datoranvändning för att utföra samma uppgifter, samtidigt som den förbrukar mindre ström.

I vetenskapliga, akademiska, militära och affärssamhällen görs många forskningsområden för att främja omkonfigurerbara datorpraxis. Mycket av denna forskning syftar till att producera bättre overheadhantering i operativsystem. På ett relaterat sätt görs forskning om val i delegeringen av uppgifter till värdprocessorer och logiska FPGA:er. Dessutom betonas optimeringsstrategier för FPGA:er i video-, signal- och nätverksbearbetning för vetenskapliga och militära samfund, och bioinformatik för medicinska samfund.