Kaj je rekonfigurabilno računalništvo?

Rekonfigurabilno računalništvo je izraz, ki se uporablja za več računalniških možnosti. Računalnik, ki ga je mogoče rekonfigurirati, je tisti, kjer je mogoče čipe in komponente računalniške arhitekture na zahtevo zamenjati z drugimi. Druga možnost je, da se čipi in komponente lahko prerazporedijo in povežejo drugače, da lahko opravljajo različne funkcije in sledijo različnim ureditvam pretoka podatkov. Računalnik, ki ga je mogoče rekonfigurirati, lahko vsebuje računalniško procesno enoto splošnega namena (CPU) ali pa ne, ima lahko več CPE-jev ali pa ga poganjajo samo namenska integrirana vezja in polja vrat, ki jih je mogoče programirati. Nekateri ljudje imenujejo rekonfigurabilno računalništvo hibridno računalništvo, vzporedno računalništvo, cevovodno računalništvo ali visoko zmogljivo računalništvo.

Računalniki z nizom vrat, ki jih je mogoče programirati na terenu (FPGA), imajo lahko CPE za izvajanje platform in omrežnih funkcij ali pa lahko izvajajo vse funkcije CPE neodvisno, v računalniku, ki ga je mogoče konfigurirati. Ti FPGA so računalniške logične komponente, ki jih je mogoče združiti v različne napeljave, ki ustvarjajo različne funkcije in pretoke podatkov, in jih je mogoče kadar koli reorganizirati v nove ureditve. Ta prilagodljivost zagotavlja največjo surovo računalniško moč za specializirane računalniške naloge in poveča zmogljivosti v primerjavi z računalniki splošnega namena. V alternativnih možnostih je mogoče FPGA večkrat reprogramirati z jeziki, specifičnimi za strojno opremo, v vzporedni računalniški uporabi, da se ustvarijo različne poti pretoka podatkov in sočasne operacije cevovoda podatkov.

Hibridno računalništvo se šteje za rekonfigurabilno računalništvo, saj vključuje jedro CPU splošnega namena, ki se ujema z jedri, specifičnimi za aplikacijo, za posebne namene, kar povečuje zmogljivosti in hitrost nekaterih računalniških funkcij. Ta jedra, specifična za aplikacijo, so lahko FPGA, ki jih ponovno konfigurira potrošnik, ali rekonfigurabilna polja za obdelavo podatkov (rDPA). Poleg tega se lahko računalniška razširitvena kartica PCI Express® doda znotraj matične plošče ali zunaj v lastnem ohišju, da se povečajo zmogljivosti grafične ali signalne kartice. Rekonfigurabilno računalništvo je namenjeno ponudbi visoko zmogljivih možnosti za specializirane naloge.

Razlog, zakaj so rekonfigurabilni računalniški sistemi prednostni pred računalniškimi za splošno uporabo, je v tem, da sistemi, ki jih je mogoče rekonfigurirati, zagotavljajo takšno prilagodljivost zmogljivosti. Sistem, ki ga je mogoče ponovno konfigurirati, je mogoče spremeniti sproti pred izvedbo, med nizi funkcij ali skoraj na kateri koli točki med izvajanjem z bitnimi tokovi navodil. Te rekonfiguracije lahko potekajo, medtem ko drug del logičnega sistema računa druge naloge. Obstaja velika razlika v hitrosti med uporabo nalog, ki izvajajo programsko opremo, in uporabo fleksibilnosti rekonfigurabilnega računalništva za izvajanje istih nalog, hkrati pa porabi manj energije.

V znanstvenih, akademskih, vojaških in poslovnih skupnostih se izvajajo številna področja raziskav za napredovanje rekonfigurabilnih računalniških praks. Velik del te raziskave je namenjen izdelavi boljšega upravljanja režijskih stroškov v operacijskih sistemih. Podobno potekajo raziskave o izbiri pri prenosu nalog za gostiteljske CPE in logične FPGA. Poleg tega so poudarjene strategije optimizacije FPGA pri obdelavi videa, signala in omrežja za znanstvene in vojaške skupnosti ter bioinformatika za medicinske skupnosti.