Što je rekonfigurabilno računalstvo?

Rekonfigurabilno računalstvo je pojam koji se primjenjuje na nekoliko računalnih opcija. Računalo koje se može rekonfigurirati je ono u kojem se čipovi i komponente računalne arhitekture mogu zamijeniti drugima na zahtjev. Alternativno, čipovi i komponente mogu se drugačije rasporediti i spojiti zajedno kako bi obavljali različite funkcije i slijedili različite rasporede protoka podataka. Računalo koje se može rekonfigurirati može ili ne mora sadržavati jedinicu za računalnu obradu opće namjene (CPU), može imati nekoliko CPU-a ili ga pokreću samo namjenski integrirani krugovi i polja koja se mogu programirati u polju. Neki ljudi rekonfigurabilno računalstvo nazivaju hibridno računalstvo, paralelno računanje, cjevovodno računanje ili računalstvo visokih performansi.

Računala s poljem programabilnih gate array (FPGA) mogu imati CPU za obavljanje platformskih i mrežnih funkcija ili mogu obavljati sve funkcije CPU-a neovisno, u računalu koje se može rekonfigurirati. Ovi FPGA-i su komponente računalne logike koje se mogu grupirati u različite postavke ožičenja, proizvodeći različite funkcije i tokove podataka, te se u bilo kojem trenutku mogu reorganizirati u nove aranžmane. Ova fleksibilnost daje maksimalnu sirovu računsku snagu za specijalizirane računalne zadatke i povećane mogućnosti brzine u odnosu na računala opće namjene. U alternativnim opcijama, FPGA se mogu više puta reprogramirati jezicima specifičnim za hardver, u paralelnoj uporabi računala, kako bi se proizveli različiti putovi protoka podataka i istodobne operacije cjevovoda podataka.

Hibridno računalstvo smatra se rekonfigurabilnim računalstvom jer uključuje jezgru CPU-a opće namjene usklađenu s jezgrama specifičnim za aplikaciju za specifične namjene, povećavajući mogućnosti i brzinu određenih računalnih funkcija. Te jezgre specifične za aplikaciju mogu biti FPGA, rekonfigurirani od strane korisnika, ili rekonfigurabilni nizovi za obradu podataka (rDPA). Dodatno, PCI Express® računalna kartica za proširenje može se dodati interno na matičnu ploču ili izvana u vlastito kućište, za povećane mogućnosti grafičke ili signalne kartice. Rekonfigurabilno računalstvo nudi opcije visokih performansi za specijalizirane zadatke.

Razlog zašto se rekonfigurabilni računalni sustavi preferiraju u odnosu na računalstvo opće namjene je taj što rekonfigurabilni sustavi pružaju takvu fleksibilnost izvedbe. Sustav koji se može rekonfigurirati može se mijenjati u hodu prije izvođenja, između skupova funkcija ili u gotovo bilo kojem trenutku tijekom izvođenja putem tokova bitova instrukcija. Te se rekonfiguracije mogu odvijati dok drugi dio logičkog sustava računa druge zadatke. Postoji velika razlika u brzini između korištenja zadataka koji izvršavaju softver i korištenja fleksibilnosti rekonfigurabilnog računala za obavljanje istih zadataka, uz manju potrošnju energije.

U znanstvenim, akademskim, vojnim i poslovnim zajednicama provode se mnoga područja istraživanja kako bi se unaprijedile rekonfigurabilne računalne prakse. Velik dio ovog istraživanja usmjeren je na stvaranje boljeg upravljanja režijskim troškovima u operativnim sustavima. Na sličan način, istražuje se izbor u delegiranju zadataka za domaćine CPU-a i logičkih FPGA. Dodatno, naglašene su strategije optimizacije za FPGA u video, signalnoj i mrežnoj obradi za znanstvene i vojne zajednice, te bioinformatiku za medicinske zajednice.