Hva er maskinvareakselerasjon?

Noen ganger kunngjøres nye datateknologier som har "maskinvareakselerasjon", men det begrepet blir sjelden forklart i disse kunngjøringene. Det er faktisk relativt enkelt å forstå heldigvis. Størstedelen av behandlingen på en datamaskin foregår i programvare som kjører på den generelle CPU-en. Det er imidlertid mulig å lage en separat prosessor som er spesielt utviklet for å utføre et lite utvalg av oppgaver eller bare en enkelt oppgave. Å bruke en separat prosessor som dette kalles maskinvareakselerasjon.

Fordeler og ulemper med maskinvareakselerasjon

Maskinvareakselerasjon kommer med to hovedytelsesfordeler. For det første er prosessorer designet for å utføre spesifikke typer logikk raskere og mer effektive til å utføre en oppgave enn en generell CPU ville være. For det andre, ved å avlaste den behandlingsbelastningen, har hoved-CPUen mer prosessorkraft ledig til å dedikere til andre oppgaver. Andre fordeler inkluderer økt parallellitet, redusert strømforbruk og økt effektivitet.

Bruken av dedikerte separate prosessorer for maskinvareakselerasjon betyr at å legge til nye funksjoner eller til og med bare lappe feil kan være vanskelig, om ikke umulig i noen tilfeller uten å erstatte maskinvaren. Det er også betydelig vanskeligere og dyrere å utvikle ny maskinvare enn det er å utvikle programvare.

Typer maskinvareakselerasjon

Det er for tiden tre typer maskinvareakselerasjon: spesialiserte prosessorer, FPGA-er og ASIC-er. En spesialisert prosessor er en separat prosessor som bruker maskinvare optimalisert for den eller de tiltenkte typen eller typer logikk. Et populært eksempel på en spesialisert prosessor er GPU. En moderne GPU inneholder et sett med prosessorer designet for visse oppgaver som skyggelegging og strålesporing.

En Field Programmable Gate Array eller FPGA er en prosessor som er designet for å kunne konfigureres av kunden etter produksjon. En FPGA kan programmeres til å være egnet for en rekke forskjellige logiske funksjoner, avhengig av oppgaven den er designet for. Siden FPGA-er er omprogrammerbare, er de populære for utvikling av ASIC-prosessorer.

ASIC-er eller Application-Specific Integrated Circuits er prosessorer som er optimalisert spesifikt for å kjøre en enkelt oppgave. Med ASIC-er er det aldri noen hensikt at prosessoren skal brukes til noe annet enn akkurat det den er designet for. Gjennom denne dybden av optimalisering er ASIC-er svært effektive til å utføre oppgaven sin.