Què és lacceleració de maquinari?

De tant en tant s'anuncien noves tecnologies informàtiques que inclouen "acceleració de maquinari", però aquest terme poques vegades s'explica en aquests anuncis. En realitat, és relativament senzill d'entendre, per sort. La majoria del processament en un ordinador té lloc en programari que s'executa a la CPU de propòsit general. Tanmateix, és possible crear un processador independent dissenyat específicament per realitzar una petita gamma de tasques o fins i tot una única tasca. L'ús d'un processador independent com aquest s'anomena acceleració de maquinari.

Beneficis i inconvenients de l'acceleració de maquinari

L'acceleració de maquinari inclou dos avantatges principals de rendiment. En primer lloc, els processadors dissenyats per realitzar tipus específics de lògica són més ràpids i eficients a l'hora de realitzar una tasca que una CPU de propòsit general. En segon lloc, en descarregar aquesta càrrega de processament, la CPU principal té més potència de processament lliure per dedicar-la a altres tasques. Altres avantatges inclouen un paral·lelisme més gran, un consum d'energia reduït i una major eficiència.

L'ús de processadors separats dedicats per a l'acceleració de maquinari significa que afegir noves funcions o fins i tot només corregir errors pot ser difícil, si no impossible en alguns casos sense substituir el maquinari. També és molt més difícil i més costós desenvolupar maquinari nou que desenvolupar programari.

Tipus d'acceleració de maquinari

Actualment hi ha tres tipus d'acceleració de maquinari: processadors especialitzats, FPGA i ASIC. Un processador especialitzat és un processador independent que utilitza maquinari optimitzat per al tipus o tipus de lògica previst. Un exemple popular de processador especialitzat és la GPU. Una GPU moderna conté un conjunt de processadors dissenyats per a determinades tasques com ara l'ombrejat i el traçat de raigs.

Un Field Programmable Gate Array o FPGA és un processador que està dissenyat per poder ser configurat pel client després de la fabricació. Un FPGA es pot programar perquè s'adapti a una sèrie de funcions lògiques diferents, depenent de la tasca per a la qual s'està dissenyant. Com que els FPGA són reprogramables, són populars per al desenvolupament de processadors ASIC.

Els ASIC o circuits integrats específics d'aplicació són processadors optimitzats específicament per executar una única tasca. Amb els ASIC mai hi ha cap intenció perquè el processador s'utilitzi per a res més que per al que va ser dissenyat. A través d'aquesta profunditat d'optimització, els ASIC són molt eficients per dur a terme la seva tasca.