Какво е хардуерно ускорение?

Понякога се обявяват нови изчислителни технологии, които включват „хардуерно ускорение“, но този термин рядко се обяснява в тези съобщения. Всъщност е сравнително лесно за разбиране, за щастие. По-голямата част от обработката на компютър се извършва в софтуер, работещ на CPU с общо предназначение. Възможно е обаче да се създаде отделен процесор, специално проектиран да изпълнява малък набор от задачи или дори само една задача. Използването на отделен процесор като този се нарича хардуерно ускорение.

Предимства и недостатъци на хардуерното ускорение

Хардуерното ускорение идва с две основни предимства на производителността. Първо, процесорите, предназначени да изпълняват специфични типове логика, са по-бързи и по-ефективни при изпълнение на задача, отколкото CPU с общо предназначение. Второ, като разтовари това натоварване на обработката, основният процесор има повече процесорна мощност, свободна да се посвети на други задачи. Други предимства включват увеличен паралелизъм, намалена консумация на енергия и повишена ефективност.

Използването на отделни отделни процесори за хардуерно ускорение означава, че добавянето на нови функции или дори просто коригирането на грешки може да бъде трудно, ако не и невъзможно в някои случаи без подмяна на хардуера. Освен това е значително по-трудно и по-скъпо да се разработва нов хардуер, отколкото да се разработва софтуер.

Видове хардуерно ускорение

Понастоящем има три типа хардуерно ускорение: специализирани процесори, FPGA и ASIC. Специализираният процесор е отделен процесор, който използва хардуер, оптимизиран за предвидения тип или типове логика. Популярен пример за специализиран процесор е графичният процесор. Съвременният графичен процесор съдържа набор от процесори, предназначени за определени задачи като засенчване и проследяване на лъчи.

A Field Programmable Gate Array или FPGA е процесор, който е проектиран да може да бъде конфигуриран от клиента след производството. FPGA може да бъде програмиран да бъде подходящ за редица различни логически функции, в зависимост от задачата, за която е проектирана. Тъй като FPGA са повторно програмируеми, те са популярни за разработването на ASIC процесори.

ASIC или специфични за приложението интегрални схеми са процесори, оптимизирани специално за изпълнение на една задача. При ASIC никога няма намерение процесорът да се използва за нещо различно от точно това, за което е проектиран. Чрез тази дълбочина на оптимизация ASIC са много ефективни при изпълнение на задачата си.