Mis on ümberkonfigureeritav andmetöötlus?

Ümberkonfigureeritav andmetöötlus on termin, mida kasutatakse mitme arvutusvaliku kohta. Ümberkonfigureeritav arvuti on selline, kus arvuti arhitektuuri kiipe ja komponente saab soovi korral teiste vastu välja vahetada. Alternatiivina võib kiipe ja komponente ümber paigutada ja ühendada erinevalt, et täita erinevaid funktsioone ja järgida erinevaid andmevoo korraldusi. Ümberkonfigureeritav arvuti võib, kuid ei pruugi sisaldada üldotstarbelist arvutiprotsessorit (CPU), sellel võib olla mitu CPU-d või seda juhivad ainult spetsiaalsed integraallülitused ja väljal programmeeritavad väravamassiivid. Mõned inimesed nimetavad ümberkonfigureeritavat andmetöötlust hübriidarvutuseks, paralleelarvutuseks, konveierarvutuseks või suure jõudlusega andmetöötluseks.

Field-programable gate array (FPGA) arvutitel võib olla platvormi ja võrgu funktsioonide täitmiseks protsessor või kõik CPU funktsioonid iseseisvalt ümberkonfigureeritavas arvutis. Need FPGA-d on arvutiloogikakomponendid, mida saab rühmitada erinevatesse juhtmestikesse, tekitades erinevaid funktsioone ja andmevooge ning mida saab igal ajal ümber korraldada uuteks korraldusteks. See paindlikkus annab maksimaalse töötlemata arvutusvõimsuse spetsiaalsete andmetöötlusülesannete jaoks ja suurema kiiruse võrreldes üldotstarbeliste arvutitega. Alternatiivsete valikute korral saab FPGA-sid korduvalt ümber programmeerida riistvaraspetsiifiliste keelte abil paralleelse andmetöötluse kasutamisel, et luua erinevaid andmevoo teid ja samaaegseid konveieri andmeoperatsioone.

Hübriidandmetöötlust peetakse ümberkonfigureeritavaks andmetöötluseks, kuna see hõlmab üldotstarbelist CPU-tuuma, mis on sobitatud konkreetseks kasutuseks mõeldud rakendusspetsiifiliste tuumadega, suurendades teatud andmetöötlusfunktsioonide võimalusi ja kiirust. Need rakendusespetsiifilised tuumad võivad olla FPGA-d, mille on ümber konfigureerinud tarbija, või ümberkonfigureeritavad andmetöötlusmassiivid (rDPA). Lisaks saab PCI Express® arvuti laienduskaardi lisada emaplaadile sisemiselt või väliselt selle enda korpusesse, et suurendada graafika- või signaalimiskaardi võimalusi. Ümberkonfigureeritav andmetöötlus tähendab suure jõudlusega valikute pakkumist eriülesannete jaoks.

Põhjus, miks ümberkonfigureeritavaid andmetöötlussüsteeme eelistatakse üldotstarbelisele andmetöötlusele, on see, et ümberkonfigureeritavad süsteemid pakuvad sellist toimivuspaindlikkust. Ümberkonfigureeritavat süsteemi saab muuta käigu pealt enne käivitamist, funktsioonikomplektide vahel või käskude bitivoogude abil peaaegu igal täitmise hetkel. Need ümberkonfiguratsioonid võivad toimuda ajal, kui loogikasüsteemi teine ​​osa arvutab muid ülesandeid. Tarkvara täitvate ülesannete ja ümberkonfigureeritava andmetöötluse paindlikkuse kasutamise vahel on suur kiiruse erinevus samade ülesannete täitmiseks, tarbides samal ajal vähem energiat.

Teadus-, akadeemilistes, sõjaväe- ja äriringkondades tehakse ümberkonfigureeritavate andmetöötluspraktikate edendamiseks paljusid uurimisvaldkondi. Suur osa sellest uuringust on suunatud operatsioonisüsteemide parema üldkulude haldamisele. Samamoodi uuritakse valikuid ülesannete delegeerimisel host-CPU-dele ja loogilistele FPGA-dele. Lisaks rõhutatakse FPGA-de optimeerimisstrateegiaid video-, signaali- ja võrgutöötluses teadus- ja sõjaväeringkondades ning bioinformaatika meditsiiniringkondade jaoks.