ما هو تسريع الأجهزة؟

من حين لآخر ، يتم الإعلان عن تقنيات الحوسبة الجديدة التي تتميز بـ "تسريع الأجهزة" ولكن نادرًا ما يتم شرح هذا المصطلح في تلك الإعلانات. لحسن الحظ ، من السهل نسبيًا فهمه. تتم غالبية المعالجة على الكمبيوتر في برنامج يعمل على وحدة المعالجة المركزية للأغراض العامة. ومع ذلك ، من الممكن إنشاء معالج منفصل مصمم خصيصًا لأداء مجموعة صغيرة من المهام أو حتى مهمة واحدة فقط. يسمى استخدام معالج منفصل مثل هذا تسريع الأجهزة.

مزايا وعيوب تسريع الأجهزة

يأتي تسريع الأجهزة مع ميزتين رئيسيتين للأداء. أولاً ، المعالجات المصممة لأداء أنواع معينة من المنطق تكون أسرع وأكثر كفاءة في أداء مهمة من وحدة المعالجة المركزية للأغراض العامة. ثانيًا ، من خلال تفريغ حمل المعالجة هذا ، تتمتع وحدة المعالجة المركزية الرئيسية بقدرة معالجة أكبر مجانية لتكريسها لمهام أخرى. تشمل المزايا الأخرى زيادة التوازي ، وانخفاض استهلاك الطاقة ، وزيادة الكفاءة.

يعني استخدام المعالجات المنفصلة المخصصة لتسريع الأجهزة أن إضافة ميزات جديدة أو حتى مجرد تصحيح الأخطاء يمكن أن يكون صعبًا ، إن لم يكن مستحيلًا في بعض الحالات دون استبدال المعدات. كما أن تطوير أجهزة جديدة أصعب بكثير وأكثر تكلفة من تطوير البرامج.

أنواع تسريع الأجهزة

يوجد حاليًا ثلاثة أنواع من تسريع الأجهزة: المعالجات المتخصصة و FPGAs و ASICs. أ المعالج المتخصص هو معالج منفصل يستخدم أجهزة محسّنة للنوع أو الأنواع المقصودة من منطق. من الأمثلة الشائعة للمعالج المتخصص وحدة معالجة الرسومات (GPU). تحتوي وحدة معالجة الرسومات الحديثة على مجموعة من المعالجات المصممة لمهام معينة مثل التظليل وتتبع الأشعة.

صفيف البوابة الميدانية القابلة للبرمجة أو FPGA هو معالج مصمم ليكون قادرًا على تكوينه من قبل العميل بعد التصنيع. يمكن برمجة FPGA ليكون مناسبًا لمجموعة من الوظائف المنطقية المختلفة ، اعتمادًا على المهمة التي يتم تصميمها من أجلها. نظرًا لأن FPGAs قابلة لإعادة البرمجة ، فهي تحظى بشعبية في تطوير معالجات ASIC.

ASICs أو الدوائر المتكاملة الخاصة بالتطبيق هي معالجات مُحسّنة خصيصًا لتشغيل مهمة واحدة. مع ASICs ، لا يوجد أي نية لاستخدام المعالج في أي شيء بخلاف ما تم تصميمه من أجله بالضبط. من خلال عمق التحسين هذا ، تتمتع ASICs بكفاءة عالية في أداء مهمتها.