Kas yra perkonfigūruojamas kompiuteris?

Perkonfigūruojamas skaičiavimas yra terminas, taikomas kelioms skaičiavimo parinktims. Perkonfigūruojamas kompiuteris yra tas, kuriame kompiuterio architektūros lustai ir komponentai gali būti pakeisti kitais pagal poreikį. Arba lustai ir komponentai gali būti pertvarkyti ir sujungti skirtingai, kad būtų galima atlikti skirtingas funkcijas ir laikytis skirtingų duomenų srautų išdėstymo. Perkonfigūruojamas kompiuteris gali turėti arba neturėti bendrosios paskirties kompiuterio apdorojimo bloko (CPU), gali turėti kelis procesorius arba būti valdomas tik tam skirtų integrinių grandynų ir lauke programuojamų vartų matricų. Kai kurie žmonės perkonfigūruojamą skaičiavimą vadina hibridiniu, lygiagrečiu skaičiavimu, konvejeriniu skaičiavimu arba didelio našumo skaičiavimu.

Lauko programuojamų vartų masyvo (FPGA) kompiuteriai gali turėti procesorių, kad atliktų platformos ir tinklo funkcijas, arba gali atlikti visas procesoriaus funkcijas atskirai, perkonfigūruojamame kompiuteryje. Šie FPGA yra kompiuteriniai loginiai komponentai, kuriuos galima sugrupuoti į įvairias laidų sąrankas, sukuriant skirtingas funkcijas ir duomenų srautus, ir bet kuriuo metu juos galima pertvarkyti į naujas struktūras. Šis lankstumas suteikia didžiausią neapdorotą skaičiavimo galią atliekant specializuotas skaičiavimo užduotis ir padidina spartos galimybes, palyginti su bendrosios paskirties kompiuteriais. Naudojant alternatyvias parinktis, FPGA galima pakartotinai perprogramuoti konkrečios aparatinės įrangos kalbomis, lygiagrečiai naudojant skaičiavimus, kad būtų sukurti skirtingi duomenų srauto keliai ir vienu metu vykdomos konvejerinės duomenų operacijos.

Hibridinis kompiuteris laikomas perkonfigūruojamu skaičiavimu, nes jis apima bendrosios paskirties procesoriaus branduolį, suderintą su konkrečios programos branduoliais konkretiems tikslams, todėl padidėja tam tikrų skaičiavimo funkcijų galimybės ir greitis. Šios konkrečios programos branduoliai gali būti vartotojo iš naujo sukonfigūruoti FPGA arba perkonfigūruojami duomenų apdorojimo matricos (rDPA). Be to, PCI Express® kompiuterio išplėtimo plokštę galima pridėti pagrindinės plokštės viduje arba išorėje į atskirą korpusą, kad būtų padidintos grafikos ar signalizacijos plokštės galimybės. Perkonfigūruojamas kompiuteris skirtas pasiūlyti didelio našumo parinktis specializuotoms užduotims atlikti.

Priežastis, kodėl perkonfigūruojamoms kompiuterinėms sistemoms teikiama pirmenybė, o ne bendrosios paskirties kompiuteriams, yra ta, kad perkonfigūruojamos sistemos suteikia tokį lankstumą. Perkonfigūruojama sistema gali būti pakeista prieš vykdymą, tarp funkcijų rinkinių arba beveik bet kuriuo vykdymo momentu komandų bitų srautais. Šios perkonfigūracijos gali vykti, kai kita logikos sistemos dalis skaičiuoja kitas užduotis. Yra didelis greičio skirtumas tarp programinės įrangos atliekamų užduočių ir perkonfigūruojamo skaičiavimo lankstumo, kad būtų galima atlikti tas pačias užduotis, kartu sunaudojant mažiau energijos.

Mokslinėse, akademinėse, karinėse ir verslo bendruomenėse daug tyrimų atliekama siekiant tobulinti perkonfigūruojamo skaičiavimo praktiką. Didžioji dalis šių tyrimų yra skirta geresniam operacinės sistemos pridėtinių išlaidų valdymui. Taip pat atliekami užduočių perdavimo pagrindiniams procesoriams ir loginiams FPGA pasirinkimų tyrimai. Be to, pabrėžiamos FPGA optimizavimo strategijos, skirtos vaizdo, signalų ir tinklo apdorojimui mokslo ir karinėms bendruomenėms bei bioinformatikai medicinos bendruomenėms.