شتابدهنده سختافزاری
From Wikipedia, the free encyclopedia
در رایانش، شتاب دهنده سختافزاری برای استفاده از سختافزار رایانه ای است که بهطور خاص ساخته شدهاست تا برخی از توابع را کارآمد تر از آنچه در نرمافزار در حال اجرا بر روی یک CPU عمومی انجام دهد. هر گونه تغییر داده یا روال که میتواند محاسبه شود، میتواند صرفاً در نرمافزار در حال اجرا بر روی یک پردازندهٔ عمومی، صرفاً در سختافزار سفارشی یا در برخی ترکیب هر دو، محاسبه شود. عملیات را میتوان سریع تر در سختافزار خاص برنامهریزی شده یا برنامهریزی شده برای محاسبه عملیات نسبت به نرمافزار مشخص شده و بر روی یک پردازنده رایانه ای عمومی انجام شدهاست. هر رویکرد دارای مزایا و معایب است. پیادهسازی وظایف محاسباتی در سخت افزار برای کاهش تاخیر و افزایش کارایی به عنوان شتاب سخت افزاری شناخته میشود.
مزایای نرمافزاری نرمافزار عبارتند از: توسعه سریعتر (به سرعت سریعتر به بازار)، هزینههای مهندسی هزینههای غیر تکراری، انتقال قابلیت افزایش، و سهولت به روز رسانی ویژگیها یا تکه کردن اشکالات، به هزینه سربار برای محاسبه عملیات عمومی. مزایای سخت افزاری عبارتند از: سرعت بالا، کاهش مصرف برق،[1] تأخیر کمتر، افزایش موازی بودن[2] و پهنای باند و استفاده بهتر از قطعات و اجزای عملکردی موجود در یک مدار مجتمع؛ در هزینه توانایی کمتر برای به روز رسانی طرحها، پس از آن بر روی سیلیکون پراکنده شده و هزینههای بالای تأیید عملیاتی و زمان به بازار افزایش مییابد. در سلسله مراتب سیستمهای محاسباتی دیجیتال اعم از پردازنده همه منظوره بهطور کامل سفارشی سخت افزار، یک معاوضه بین انعطافپذیری و بهرهوری وجود دارد، با راندمان افزایش سفارشات از قدر زمانی که هر برنامه با توجه به بالاتر که سلسله مراتب اجرا شدهاست.[3][4] این سلسله مراتب شامل پردازندههای عمومی مانند پردازندهها، پردازندههای متفاوتی مانند پردازندههای گرافیکی، عملکرد ثابت ساخته شده در آرایههای دروازه قابل برنامهریزی فازی (FPGAها) و عملکرد ثابت بر روی مدار یکپارچه برنامه کاربردی (ASICs) است.
شتاب دهنده سخت افزاری برای عملکرد بهتر است و زمانی که عملکردها ثابت میشوند، بنابراین به روز رسانیها در مورد راه حلهای نرمافزاری مورد نیاز نیست. با ظهور دستگاههای منطقی قابل برنامهریزی مانند FPGAها، محدودیت شتاب سخت افزاری به الگوریتمهای کاملاً ثابت از سال ۲۰۱۰ کاهش یافتهاست، به این ترتیب شتاب سخت افزاری برای حوزههای مشکوک که نیاز به اصلاح الگوریتمها و پردازش جریان کنترل را دارند، کاهش مییابد.[5][6][7]