Programmerbara kretsar byter funktion i farten

Programmerbara logiska kretsar har funnit en ny nisch - omkonfigurerbar hårdvara. Genom att snabbt byta funktion i drift utmanar de såväl DSP- som asickollegorna. Men genombrottet kommer först om några år.

Klisterlogik. Asicprototyper. Det är två lite elaka synonymer till programmerbara logiska kretsar. Men nu växer en nytt användningsområde fram för FPGA- och CPLD-kretsarna - dynamiskt omkonfigurerbar hårdvara. Tanken är att kretsarna skall ändra funktion i drift för att utföra de uppgifter som behövs just för ögonblicket. En sådan skapelse kan användas till allt från att styra målsökande robotar till att fjärruppgradera basstationer genom att snabbt ladda ner en ny logikström i kretsen som sitter på kortet.

Idén som sådan är inte ny, och många intressanta försök har redan gjorts inom den akademiska världen. I kommersiella projekt har metoden däremot inte fått vind i seglen ännu.

Men såväl marknadsanalytiker som kretsleverantörer tror på ett genombrott de närmaste åren. Orsaken är att kretsarna nu har blivit tillräckligt stora, snabba och framför allt billiga.

Atmel i framkant

Kiselleverantören Atmel är ett företag som ligger i framkant vad gäller omkonfigurering i drift, åtminstone för digital signalbehandling. Strax före jul lanserade företaget Quickchange, som presenterats som marknadens första programvara för att omkonfigurera hjälpprocessorer till DSP-kretsar.

Nykomlingen passar inte oväntat Atmels egen produktmeny som hand i handske. Företaget lanserade för drygt ett år sedan AT6000-familjen, en serie FPGA- kretsar som kan exekvera de funktioner en DSP-krets för tillfället behöver hjälp med. Och klarar dessutom arbetet betydligt snabbare än DSP-kretsen själv.

Finessen med Quickchange är att användaren interaktivt kan ändra parametrarna i de DSP-funktioner, exempelvis att FIR-filter, som implementerats i Atmelkretsen. Och kretsen sinkas inte alls av omkonfigureringen, utan tuggar vidare i full fart.

- Konstruktören byter bara de bitar han vill påverka. Sedan konfigureras kretsen i bakgrunden, säger Lennart Eriksson, applikationsingenjör på Nordcomp Sweden som distribuerar Atmels kretsar i Sverige.

Inget nytt under solen

Även Xilinx och Altera, de två största inom programmerbart, tror på dynamisk omkonfigurering. Men inte redan nu, utan i framtiden. Anders Oldebäck, försäljningschef för Alteras svenska kontor, berättar att många kunder är intresserade av metoden men att ingen verkar ha kommit till skott i skarpa projekt ännu. Och han betonar att dynamisk omkonfigurering inte är något nytt under solen.

- Det här har man kunnat göra länge, men det har väl varit för dyrt hittills. Nu när kretsarna är större och priserna lägre så blir det naturligt att utnyttja de fördelar programmerbara kretsar har. Och en given fördel är ju just att de kan omprogrammeras.

Xilinx och Alteras kretsar kan inte arbeta i full fart vid ett funktionsbyte på samma sätt som Atmels varianter. Å andra sidan tar en omprogrammering bara några millisekunder, en tidsrymd som ofta är helt acceptabel.

Xilinx ser dessutom tekniken som ett sätt att konkurrera med asickusinerna. I en genomsnittlig grindmatris används endast en fjärdedel av logiken i taget, hävdar företaget. En betydligt mindre FPGA-krets skulle därför kunna utföra samma funktioner tack vare ständig omprogrammering. Sen skall man kanske inte glömma att grindmatrisen har andra fördelar, som lägre styckepris, högre hastighet och lägre effektförbrukning.

Xilinx tror att tekniken får sitt genomslag på marknaden tidigast 1998. Och då hoppas man på en snabb utveckling. Redan vid sekelskiftet tror man att det säljs FPGA-kretsar till omkonfigurerbara system för 200 miljoner dollar.

Charlotta von Schultz