Оптимальная реконфигурация

Калифорнийская компания QuickSilver Technology продемонстрировала в работе новую конструкцию экспериментального чипа для мобильного телефона.

Калифорнийская компания QuickSilver Technology (www.qstech.com) продемонстрировала в работе новую конструкцию экспериментального чипа для мобильного телефона.

Буквально «на лету» изменяя физическую конфигурацию своих электронных цепей, одна микросхема последовательно выполнила все задачи, необходимые при установлении связи: поиск сигнала локальной ячейки, верификацию пользователя сети и собственно обеспечение соединения. В обычном мобильном телефоне эти весьма разные функции реализованы с помощью трех специализированных микросхем, здесь же, благодаря новой концепции адаптивного или реконфигурируемого компьютинга, все задачи решает один чип-прототип с мгновенно перестраиваемой архитектурой.

Строго говоря, микросхемы с реконфигурируемой логикой не являются чем-то принципиально новым в полупроводниковой индустрии. Примерно с середины 1980-х годов и во многом благодаря стараниям фирмы Xilinx чипы с программируемыми логическими матрицами (FPGA — field programmable gate arrays) успели занять солидное положение. По данным Ассоциации полупроводниковой промышленности (SIA), в 2002 году на FPGA приходилось 9 миллиардов от общей суммы в 24,3 млрд. долларов глобального рынка логических микросхем. Эта технология очень удобна при разработке и оптимизации новых чипов, поскольку позволяет менять архитектуру микросхем чисто программно, избавляя конструкторов от дорогостоящего и тяжеловесного этапа изготовления прототипов. Но когда FPGA уже реализованы в готовой продукции, перепрограммировать их становится неудобно, поэтому, как правило, подобные вещи не практикуются.

С адаптивной реконфигурируемой логикой все обстоит иначе. Технология специально создана для быстрой и удобной смены логических схем. Из-за отсутствия подходящей элементной базы это направление долгое время развивалось по преимуществу теоретически, на уровне концептуальных моделей, и лишь в последнее время, с появлением высокоскоростных и емких чипов статической памяти SRAM, открылись реальные перспективы для серьезных практических приложений. Ныне в рамках одной микросхемы SRAM можно реализовать сотни миллионов логических вентилей, а это означает загрузку в память достаточно серьезной схемы специализированного процессора.
Хотя технология адаптивного компьютинга по-прежнему считается экспериментальной и спорной в своих преимуществах (задача программирования таких схем весьма сложна), практически все ведущие фирмы индустрии проявляют к ней живейший интерес. Благо на этом пути реально виден существенный выигрыш в экономии энергии и места, а также в повышении быстродействия динамически оптимизируемых схем. Корпорация Intel, к примеру, провела в мае конференцию, посвященную реконфигурируемым вычислениям с особым упором на коммерческие приложения в беспроводной связи. Исследователи IBM занимаются адаптивными чипами как самостоятельно, так и в сотрудничестве с германской фирмой Infineon. Та, в свою очередь, не далее как в марте приобрела калифорнийскую компанию Morphics Technology, специализирующуюся на реконфигурируемых схемах для цифровых телефонных сетей. Аналогичные приобретения на рубеже 2002–03 годов сделали Philips и Motorola, а Hewlett-Packard, напротив, выделила перспективное направление адаптивного компьютинга из структуры своего исследовательского центра в два самостоятельных дочерних предприятия.

Насчитывается уже несколько десятков самостоятельных фирм-стартапов, развивающих технологию в других направлениях. К ним относится и вышеупомянутая QuickSilver Technology, в которой, кроме универсального чипа-прототипа, созданы две микросхемы для аппаратов, запускаемых в производство. Один из этих чипов сделан по заказу японского изготовителя цифровых камер Olympus, который намерен использовать реконфигурируемую логику для компактного хранения видео и фотоснимков. Вторая микросхема предназначена для цифрового видеорекордера с системой высокого разрешения, выпускаемого в будущем году калифорнийской фирмой Chips AG.