211service.com
Logika iš chaoso
Perkonfigūruojamas lustas, kurį sukūrė ChaoLogix Geinsvilyje, FL, leidžia akimirksniu pakeisti grandinę iš vieno tipo į kitą. Galimybė efektyviai perdaryti lustus neribotą skaičių kartų po jų pagaminimo gali padaryti lustus greitesnius ir tvirtesnius. Ir galiausiai tai gali sumažinti integrinių grandynų gamybos sąnaudas, nes sumažės poreikis gaminti brangius, pagal užsakymą pagamintus lustus.
Nauji lustai veikia išnaudodami chaotišką integrinių grandynų elgesį, todėl viena paprasta grandinė gali veikti kaip bet kokie loginiai vartai. Toks lustas galėtų būti transformuotas, pavyzdžiui, iš grafikos plokštės į atminties lustą ir vėl atgal – vos per du kompiuterio laikrodžio ciklus. Mes panaikinome liniją tarp programinės įrangos ir aparatinės įrangos, sakoma Viljamas Ditto , „ChaoLogix“ vyriausiasis technologijų pareigūnas, kuris buvo atmestas iš Floridos universiteto tyrimų.
Daugeliu atžvilgių koncepcija yra panaši į programinės įrangos apibrėžtų radijo imtuvų [SDR] kūrimą, sako Ditto. Tai įrenginiai, kuriuose naudojamas pagal užsakymą pagamintų integrinių grandynų ir esamų perkonfigūruojamų lustų derinys, kad būtų galima lanksčiai derinti aparatinę ir programinę įrangą, kad būtų sukurti belaidžiai įrenginiai, galintys prisitaikyti veikti skirtingais radijo dažniais ir standartais. Tačiau kadangi SDR gali sukurti tik radijo įrenginius ir sudaryti iš kelių lustų, skirtų belaidžio ryšio funkcijoms atlikti, „ChaoLogix“ lustai teoriškai galėtų pakeisti visus šiuos lustus viename įrenginyje.
Esamuose perkonfigūruojamuose lustuose, vadinamuose lauko programuojamų vartų matricomis (FPGA), yra programuojamų jungčių, kurias galima perjungti, kad būtų galima atlikti įvairias funkcijas. Tačiau FPGA yra gana lėtai perkonfigūruojami, paprastai kiekvienam perjungimui reikia milisekundžių arba maždaug milijoną kartų lėčiau nei ChaoLogix lustai.
Dėl šio apribojimo FPGA paprastai perkonfigūruojami tik vieną kartą, kad būtų sudaryta viena nuolatinė grandinė, paprastai kaip palyginti pigi alternatyva kuriant specialius lustus. Specialaus lusto gamyba yra labai brangu, sako Allanas Cantle'as, bendrovės generalinis direktorius Nallatech , Glazge, Škotijoje, kurianti FPGA programinę įrangą. Galite nesunkiai išleisti dešimtis milijonų dolerių vien pasigamindami savo pirmąjį darbinį lustą.
Užuot naudoję programuojamus sujungimus, „ChaoLogix“ metodas yra naudoti fiksuotas grandines ir išnaudoti joms būdingą triukšmą ar chaosą, kad jos generuotų skirtingus išėjimus jų nekeičiant. Paprastai lusto grandines sudaro tranzistorių išdėstymai, skirti veikti kaip tam tikro tipo skaitmeniniai loginiai vartai, pvz., NAND ir NOR užtvarai. Tačiau jei šių grandinių įėjimo įtampa nukrenta žemiau tam tikrų slenksčių, jų elgesys tampa chaotiškas ir sukuria nepageidaujamus išėjimus.
„ChaoLogix“ gudrybė yra panaudoti šias chaotiškas būsenas. Jie sukūrė loginių vartų grandinę, kuri gali veikti kaip bet kokie loginiai vartai, jei įvesties įtampa yra tinkama.
Ditto sako, kad paplitusi nuomonė, kad chaotiškos sistemos yra nestabilios ir nenuspėjamos, nėra tiksli. Tokios sistemos gali būti itin jautrios pokyčiams, o norimas būsenas galima sukurti patikimai ir atkuriamai, jei tik užtikrinate, kad įvestise bus atlikti tik nedideli pakeitimai.
Tiesiog atlikę nedidelius įvesties pakeitimus, galite pritaikyti [schemą] visiškai skirtingiems dalykams, sako Celso grebogi , netiesinių ir chaotiškų sistemų profesorius Aberdyno universitete Škotijoje. Tai sukuria didesnį lankstumą, nes suteikia daugiau būsenų tam tikroje sistemoje, sako jis. Dėl šios priežasties Grebogi mato, kad inžinieriai vis dažniau kreipiasi į chaosą, kad išnaudotų daugiau savo aparatinės įrangos.
Tai būtų labai naudinga pagrindinėms skaičiavimo programoms, sako Julianas Milleris , elektronikos dėstytojas Jorko universitete Anglijoje, naudojęs FPGA evoliucinėms skaičiavimo programoms. Šiuo metu jo tikslams FPGA yra tiesiog per lėti. Tai didžiulė problema, sako jis. Jis sako, kad galimybė perkonfigūruoti lustą per vieną laikrodžio ciklą būtų didelė nauda.
„ChaoLogix“ pasiekė tokį etapą, kai iš nedidelės maždaug 30 tranzistorių grandinės gali sukurti bet kokius vartus. Tada ši grandinė kartojama per lustą, kuri gali būti transformuota į skirtingus loginių vartų išdėstymus per vieną laikrodžio ciklą, sako Ditto.
Nepaisant to, kad ji patraukė tiek „Intel“, tiek AMD dėmesį, ši technologija vis dar yra ankstyvoje stadijoje, sako Ditto. „ChaoLogix“ renka 2 milijonus dolerių, kad galėtų pagaminti įvairius prototipus. Tačiau net jei įmonė gali įgyti tik nedidelę lustų rinkos dalį, ji bus didžiulė, sako Ditto.
Be to, kad viena grandinė yra labai greita, ji turi didelių pranašumų, palyginti su FPGA. FPGA projektavimo būdas užima daug silicio nekilnojamojo turto ir sunaudoja daug išteklių. „ChaoLogix“ lustai turi vieną automobilį mažesniame garaže ir gali pakeisti šimtą skirtingų automobilių tipų, sako Ditto.
Tai ne pirmas kartas, kai kas nors bandė sukurti vieno laikrodžio ciklo perkonfigūruojamus lustus. Tai gerai išminta žemė, sako Cantle. Dauguma įmonių, kurios bandė, atėjo ir išėjo. Vienas iš iššūkių yra programinė įranga, reikalinga lustui perkonfigūruoti Markas Parsonsas , Edinburgo lygiagrečiojo skaičiavimo centro Škotijoje komercijos direktorius, kuris naudoja FPGA superkompiuteriui sukurti kaip bendro pramonės ir akademinio projekto dalis. Juos vis dar labai sunku užprogramuoti, – aiškina jis. Ne tik sudėtinga sukurti kiekvieną konfigūraciją, bet ir kiekvienas programinės įrangos šablonas, apibūdinantis konfigūraciją, užima skaičiavimo išteklius.
Kiti sutinka. Perkonfigūruojamo lusto sėkmė priklauso ne tik nuo to, ką jis gali padaryti, sako André DeHonas , Kalifornijos technologijos instituto Pasadenoje kompiuterių mokslų docentas. Jei daugumai programuotojų tai pasirodys per sudėtinga, ji gali niekada nepasikeisti.