Programuojami lustai

Pavėlavęs į susitikimą griebiatės asmeninės informacijos prietaiso. Jūsų paskatinta ištarus žodžius mobilusis telefonas, maža programėlė pabunda ir akimirksniu užsiprogramuoja skambučiui mobiliuoju telefonu. Baigta skambinti, sakote vertėjas, o įrenginys persijungia, kad išverstų paskutines verslo naujienas iš Tokijo. Išduokite komandų žemėlapį ir jis vėl susikonfigūruoja, kad gautų GPS rodmenis ir parodytų jūsų vietą realiuoju laiku.

Viena iš priežasčių, kodėl šiandien tokio tipo universalumas neįmanomas, yra ta, kad nešiojamieji prietaisai paprastai yra sukurti iš labai optimizuotų specialių lustų, kurie tikrai gerai atlieka vieną dalyką. Šie lustai yra greiti ir palyginti pigūs, tačiau jų grandinės pažodžiui parašytos akmeniu arba bent jau siliciu. Daugiafunkcė programėlė turėtų turėti daug specializuotų lustų – tai brangus ir gremėzdiškas sprendimas. Arba galite naudoti bendrosios paskirties mikroprocesorių, pvz., esantį kompiuteryje, tačiau tai būtų lėta ir brangu. Dėl šių priežasčių lustų dizaineriai vis dažniau kreipiasi į perkonfigūruojamas aparatūros integruotas grandines, kuriose vidinių loginių elementų architektūra gali būti išdėstyta ir pertvarkoma sklandžiai, kad atitiktų konkrečias programas.

Ši istorija buvo mūsų 2002 m. gegužės mėnesio numerio dalis

• Žr. likusią numerio dalį
• Prenumeruoti

Dešimtys akademinių tyrimų grupių ir pradedančiųjų įmonių siekia perkonfigūruojamo kompiuterio idealo ( žr. lentelę ) . Vienas iš perspektyviausių būdų yra technologija, vadinama lauke programuojamų vartų matricomis. Strategija yra sukurti vienodas matricas iš tūkstančių loginių elementų, kurių kiekvienas gali įgyti skirtingų, pagrindinių skaitmeninės grandinės komponentų asmenybę; jungiklius ir laidus galima perprogramuoti, kad jie veiktų bet kokiu norimu modeliu, efektyviai perjungiant lusto grandinę pagal poreikį. Dizaineris gali atsisiųsti naują laidų modelį ir išsaugoti jį lusto atmintyje, kur prireikus jį būtų galima lengvai pasiekti. Tokia perkonfigūruojama logika užima vis didesnę dizaino dalį, sako fizikas Philipas Kuekesas iš „Hewlett-Packard Laboratories“. Ir jis taps dar didesnis.

Pagrindinės perkonfigūruojamos grandinės jau vaidina didžiulį vaidmenį telekomunikacijose. Pavyzdžiui, palyginti paprastos versijos, pagamintos tokių įmonių kaip Xilinx ir Altera, plačiai naudojamos tinklo maršrutizatoriams ir jungikliams, todėl grandinių dizainą galima lengvai atnaujinti elektroniniu būdu, nekeičiant lustų. Tačiau šiose ankstyvosiose programose lustų perkonfigūravimo greitis nėra labai svarbus.

Kad būtų pakankamai greiti asmeninės informacijos įrenginiai, lustai turės visiškai susikonfigūruoti save per milisekundę ar mažiau. Kalifornijos universiteto Berklio valstijoje kompiuterių mokslininkas Johnas Wawrzynekas sako, kad toks chameleono įrenginys būtų žudikiška perkonfigūruojamo skaičiavimo programa. Wawrzynekas ir kiti kompiuterių mokslininkai mano, kad tai netrukus gali būti pasiekiama, nes jie ir toliau gerina perkonfigūruojamų loginių grandinių greitį ir tankį. Šie ekspertai prognozuoja, kad per ateinančius porą metų perkonfigūruojamos sistemos bus naudojamos mobiliuosiuose telefonuose, kad būtų galima tvarkyti tokius dalykus kaip telekomunikacijų sistemų ar standartų pokyčiai, kai vartotojai keliauja iš vieno skambinimo regiono arba tarp šalių. Wawrzynekas teigia, kad didžiausias technologijos poveikis gali būti tai, kad ji leidžia įrenginiams geriau valdyti srautinę mediją.

Kai kurie kompiuterių tyrinėtojai mano, kad ši technologija yra pritaikyta dar didesniems dalykams, pavyzdžiui, bendriesiems kompiuteriams. Brangsta ir sudėtinga modeliuoti arba išgraviruoti sudėtingą mikroprocesoriuose naudojamą grandinę; daugelis ekspertų numatė, kad išlaikant dabartinį greitį, kai į vis mažesnes erdves įterpiama daugiau grandinių, kažkada per ateinančius 10–15 metų mikroschemose atsiras ne didesnių nei kelių atomų savybių, o tai pareikalautų beveik neįmanomo tikslumo lygio. gamybos grandinės. Mes neketiname sau leisti sukurti Pentium 27, sako Sethas Goldsteinas iš Carnegie Mellon universiteto. Negalime sau leisti tikslumo. Tačiau, kaip paaiškėja, perkonfigūruojamiems lustams tokio tikslumo nereikia, o Goldsteinas ir kiti mano, kad ši technologija gali pasiūlyti perspektyvią strategiją kuriant kompiuterius, veikiančius nanoskalės lygiu.

Dabar atradome molekules, kurios veikia kaip perkonfigūruojami loginiai bitai, sako Hewlett-Packard Kuekes. Mes siūlome gana paprastus įrenginius, kuriuos galima tiesiog užauginti naudojant chemiją. Tada visas sudėtingumas bus perkeltas į konfigūracijos bitus, kai bus sukurta struktūra. Kuekesas tikisi, kad ši technologija bus įgyvendinta maždaug po dešimties metų, maždaug tuo metu, kai silicis išnyks. Perkonfigūruojama logika bus ne tik gera idėja, sako Kuekesas. Tai bus vienintelis būdas ateityje skaičiuoti.

Dizaino universalumas
Perkonfigūruojamos aparatinės įrangos galimybės didėja

Bendrovė	Technologijos
Alter (San Chosė, Kalifornija)	Programuojami lustai
Chameleonų sistemos (San Chosė, Kalifornija)	Perkonfigūruojamos telekomunikacijų logikos sistemos
„Hewlett-Packard“. (Palo Altas, Kalifornija)	Molekulinė elektronika, pagrįsta perkonfigūruojama architektūra
QuickSilver technologija (San Chosė, Kalifornija)	Perkonfigūruojama telekomunikacijų aparatūra
Virtualus kompiuteris (Reseda, Kalifornija)	Perkonfigūruojamų kompiuterių programinė įranga ir projektavimo įrankiai
Xilinx (San Chosė, Kalifornija)	Lauke programuojamų vartų masyvo logika

paslėpti