Kieszonkowy kameleon

Producenci procesorów pracują nad układami adaptującymi się automatycznie do zmieniających się potrzeb aplikacji.

Producenci procesorów pracują nad układami adaptującymi się automatycznie do zmieniających się potrzeb aplikacji.

W odróżnieniu od klasycznych układów, których obwody są "statyczne", procesory rekonfigurowalne "zmieniają" się pod wpływem aplikacji lub mikrokontrolerów sprzętowych. Przykładowo, pojedynczy procesor tego typu w telefonie komórkowym mógłby odpowiadać za wyszukiwanie stacji bazowej, następnie (po rekonfiguracji) uwierzytelnienie, a wreszcie (po kolejnej rekonfiguracji) nawiązanie połączenia. Obecnie do obsługi każdej z tych funkcji jest potrzebny oddzielny układ.

Przebudowa fundamentów

Idea reconfigurable computing (przetwarzania rekonfigurowalnego) nie jest niczym nowym. Od lat projekty mające na celu budowę procesorów o zmiennej funkcjonalności prowadzą nie tylko małe firmy technologiczne, ale także giganci - Intel i Motorola.

To jednak fundamentalna zmiana w podejściu do projektowania mikroprocesorów. Podejściu, które nie zmieniło się od ponad trzydziestu lat. Nie ma bowiem zasadniczych różnic między współczesnymi komputerami a urządzeniami, z których korzystali nasi ojcowie. Różnica polega jedynie na miniaturyzacji i postępie w dziedzinie technologii "okołokrzemowej".

Jedna z firm zajmujących się reconfigurable computing, QuickSilver Technologies opracowała technologię budowy obwodów, które dynamicznie dostosowują się do potrzeb różnych aplikacji. Z kolei Intel pracuje nad technologią radiową, która umożliwia programowe rekonfigurowanie procesora bez dokonywania zmian sprzętowych. Ma to ostatecznie umożliwić zbudowanie procesorów do komunikacji bezprzewodowej obsługujących różne zakresy pasma, typy modulacji i protokoły, a przy tym bardziej wydajnych niż specjalizowane procesory typu ASIC (Application Specific Integrated Circuit).

Adaptacja w cenie

Dotychczas projekty tego typu nie znajdowały uznania. Procesory były projektowane głównie dla systemów statycznych, które pobierały energię ze stałego źródła. W efekcie projektanci procesorów koncentrowali się na uzyskaniu jak najlepszego stosunku wydajności do ceny. Popularyzacja urządzeń przenośnych sprawiła, że projektanci zaczęli zwracać uwagę także na zużycie energii.

W zastosowaniach mobilnych statyczne procesory szybko zbliżają się do fizycznej granicy, która uniemożliwi utrzymanie równowagi pomiędzy poborem mocy a wydajnością. Dotychczasowe układy o zmiennej strukturze, np. układy FPGA, choć funkcjonalnie interesujące, pochłaniają sporo energii i przy obecnym stanie nauki w zastosowaniach mobilnych nie mają szans. Ich następcy nie powstaną jednak szybko - na pewno nie w ciągu pięciu lat.

Na dłuższą metę wyposażenie układów obliczeniowych w możliwość zmiany logiki wydaje się jedynym rozsądnym rozwiązaniem. Według Intela pierwsze realne efekty prowadzonych obecnie prac pojawią się najwcześniej w 2007 r.

Paradygmat w powijakach

Realizacja idei reconfigurable computing będzie niezwykle trudna. Pisanie oprogramowania, które będzie odpowiadać za otwieranie i zamykanie milionów bramek procesora, to zadanie nieprawdopodobnie złożone. Brakuje też narzędzi do projektowania sprzętu działającego zgodnie z nowym paradygmatem.


TOP 200