About / Advertise
FPGA:er med enkla grindar i noderna ersätts av programmerbara logiknät med aritmetikenheter. Dels vill man kunna specialanpassa asicar efter tillverkning. Flera av arkitekturerna erbjuds också som alternativ till signalprocessorer.Mängder av företag erbjuder just nu olika lösningar för rekonfigurerbarhet.
En RCU (reconfigurable computing unit) är ett nätverk av beräkningsnoder. Beräkningen sker genom att data parallellt rinner igenom nätverket och bearbetas i noderna som passeras.En RCU programmeras - rekonfigureras - genom att nätverket kopplas om. Tänk på RCU:n som ett kopplingsdäck - en primitiv "rekonfigurerbar" arkitektur som rekonfigureras genom att sladdarna flyttas om.
Det är vanligt att de nya RCU-teknikerna säljs som IP att integreras med etablerade företags asicar. RCU-kärnorna blir hjälpprocessorer eller extra funktionsblock. Eller extra rekonfigurerbara instruktioner.
IBM och Samsung annonserar nu att de vill börja bygga den sortens systemkretsar som Altera, Triscend och Xilinx erbjuder - hybrider mellan processor och FPGA
IBM har knutit sig till FPGA-leverantören Xilinx. Samsung söker försiktigt efter en samarbetspartner för hybrider i 90 nm - företaget tvekar om hur mycket användarna är beredda att betala för möjligheten.
Växlar i flygande fläng
Varicore från Actel, Easicores från Easic och Hyperblox från Leopard Logic är några av de FPGA-IP-erbjudanden som finns på marknaden.
En FPGA är en enkel form av RCU med enkla bitoperationer som beräkningsnoder. Men de nya arkitekturerna har oftast kraftfullare noder.
Flera av dem erbjuder inte bara rekonfigurerbarheten som ett sista tillverkningssteg, utan som en teknik att ersätta signalprocessorer.
Brittiska Elixent, en sex år gammal HP-avknoppare integrerar Toshibas MeP-processorkärna med sin D-Fabrix. Noderna är 4-bitars aritmetikenheter (ALU:er), alltså steget kraftfullare än noderna i en FPGA.
Elixent hänvisar till tester med som visar tio gånger högre prestanda på mindre kiselyta och med lägre effekt än signalprocessorer.
Amerikanska Pacts XPP använder 24-bitars aritmetikenheter (ALU:er) i noderna. Ett nät om 32 noder skulle kunna ersätta en DSP i en mobiltelefon, enligt Pact.
Det som är spännande med XPP är att den rekonfigureras snabbt - ett 128-noders nät på 33 us. Den ska snabbt kunna växla mellan att till exempel avkoda video och att förbättra talkvaliteteten.
RCU:er som kan växla konfiguration i flygande fläng på det viset, kallas dynamiska.
Snabbare än asic
Franska forskare har använt dynamisk FPGA-IP kallad Flexeos från franska M2000 för att implementera extrainstruktioner till Tensilicas Extensa. Instruktionerna rekonfigureras på 500 us under en 100 MHz-klocka. Den finessen utnyttjas och bidrar till att höja prestanda med 8,5 gånger i den tillämpning som forskarna testat.
Philips Research blåser liv i ett tio år gammalt avknoppningsföretag, Silicon Hive, och dess ganska komplexa hierarkiska RCU. På lägsta nivån ligger ett halvdussin eller fler noder i en gemensam cell med ett gemensamt konfigureringsminne. Cellen kan konfigureras till en beräkningsenhet med både lokalt minne och register. RCU:n består av ett antal sådana celler under central kontroll.
Den märkligaste RCU:n av dem alla är kanske kaliforniska Quicksilvers ACM. Den sägs till och med kunna utklassa asicar i prestanda och strömförbrukning.
Arkitekturen är hierarkisk. Grunden är en cell om fem noder med varsin specialitet: en aritmetikenhet, en bitoperationsenhet, en finit automat, en styrkrets och en kommunikationskrets. Fyra celler bildar en större cell och fyra sådana - enligt samma mönster - bildar en matris.
En av förklaringarna till prestanda är att ACM rekonfigurerar sig själv på en enda klockcykel.
RCU-kärnan DNA-Matrix från japanska IP Flex har samma förmåga, en rekonfigurering per klockcykel. Företagets första processor använder 144 noderna som gör 32-bitars operationer. IP Flex är allierat med Fujitsu.
Jan Tångring
