Programmerbare chips

For sent til en aftale, griber du dit personlige informationsapparat. Du bliver bedt om at du udtaler ordene mobiltelefon, og den lille gadget vågner og programmerer sig øjeblikkeligt til et mobiltelefonopkald. Færdig med opkaldet, siger du oversætter, og enheden omkobler sig selv til at oversætte de seneste forretningsnyheder fra Tokyo. Udsted kommandokortet, og det omkonfigurerer sig selv igen for at tage en GPS-læsning og vise din placering i realtid.

En grund til, at denne form for alsidighed ikke er mulig i dag, er, at håndholdte gadgets typisk er bygget op omkring højt optimerede specialchips, der gør én ting rigtig godt. Disse chips er hurtige og relativt billige, men deres kredsløb er bogstaveligt talt skrevet i sten - eller i det mindste i silicium. En multifunktionel gadget skal have mange specialiserede chips - en dyr og klodset løsning. Alternativt kan du bruge en generel mikroprocessor, som den i din pc, men det ville være både langsom og dyrt. Af disse grunde henvender chipdesignere sig i stigende grad til rekonfigurerbare hardware-integrerede kredsløb, hvor arkitekturen af ​​de interne logiske elementer kan arrangeres og omarrangeres på farten, så de passer til bestemte applikationer.

Denne historie var en del af vores maj 2002-udgave

• Se resten af ​​problemet
• Abonner

Snesevis af akademiske forskningsgrupper og startup-virksomheder forfølger idealet om den rekonfigurerbare computer ( se tabel ) . En af de mest lovende tilgange er en teknologi kaldet feltprogrammerbare gate-arrays. Strategien er at bygge ensartede arrays af tusindvis af logiske elementer, som hver især kan påtage sig personligheden af ​​forskellige, grundlæggende komponenter i digitale kredsløb; switchene og ledningerne kan omprogrammeres til at fungere i et hvilket som helst ønsket mønster, hvilket effektivt omkobler en chips kredsløb efter behov. En designer kan downloade et nyt ledningsmønster og gemme det i chippens hukommelse, hvor det nemt kan tilgås, når det er nødvendigt. Denne form for rekonfigurerbar logik griber en større og større andel af designs, siger fysiker Philip Kuekes fra Hewlett-Packard Laboratories. Og det bliver endnu større.

Grundlæggende rekonfigurerbare kredsløb spiller allerede en stor rolle i telekommunikation. For eksempel er relativt simple versioner lavet af virksomheder som Xilinx og Altera meget brugt til netværksroutere og switches, hvilket gør det muligt at opdatere kredsløbsdesign nemt elektronisk uden at udskifte chips. I disse tidlige applikationer er hastigheden, hvormed chipsene rekonfigurerer sig selv, ikke kritisk.

For at være hurtig nok til personlige informationsenheder skal chipsene omkonfigurere sig selv fuldstændigt på et millisekund eller mindre. Den slags kamæleonenheder ville være den dræberapp, der kan bruges til rekonfigurerbar computing, siger University of California, Berkeley, dataforsker John Wawrzynek. Og Wawrzynek og andre computerforskere mener, at det snart kan være inden for rækkevidde, da de fortsætter med at forbedre hastigheden og tætheden af ​​rekonfigurerbare logiske kredsløb. Disse eksperter forudser, at rekonfigurerbare systemer i løbet af de næste par år vil blive brugt i mobiltelefoner til at håndtere ting som ændringer i telekommunikationssystemer eller standarder, når brugere rejser mellem opkaldsregioner - eller mellem lande. Wawrzynek siger, at teknologiens største indvirkning kan være, at den giver enheder mulighed for bedre at håndtere streamingmedier.

Nogle computerforskere mener, at teknologien er klar til endnu større ting, såsom generel databehandling. Det bliver dyrere og vanskeligt at mønstre eller ætse de komplicerede kredsløb, der bruges i mikroprocessorer; mange eksperter har forudsagt, at opretholdelse af den nuværende hastighed for at sætte flere kredsløb i stadig mindre rum engang i løbet af de næste 10 til 15 år vil resultere i funktioner på mikrochips, der ikke er større end nogle få atomer, hvilket ville kræve et næsten umuligt niveau af præcision i fremstilling af kredsløb. Vi vil ikke have råd til at bygge Pentium 27, siger Seth Goldstein fra Carnegie Mellon University. Vi har ikke råd til præcisionen. Men som det viser sig, behøver rekonfigurerbare chips ikke den type præcision, og Goldstein og andre mener, at teknologien kan tilbyde en levedygtig strategi til at bygge computere, der fungerer på nanoskalaniveau.

Vi har nu opdaget molekyler, der fungerer ligesom rekonfigurerbare logiske bits, siger Hewlett-Packards Kuekes. Vi foreslår ret simple enheder, der bogstaveligt talt kan dyrkes med kemi. Så vil al kompleksiteten blive downloadet til konfigurationsbits, når strukturen er lavet. Kuekes forventer, at denne teknologi vil blive udmøntet om omkring ti år, lige på det tidspunkt, hvor silicium forsvinder. Rekonfigurerbar logik vil ikke bare være en god idé, siger Kuekes. Det vil være den eneste måde at lave databehandling på i fremtiden.

Design af alsidighed
Mulighederne for rekonfigurerbar hardware er stigende

Selskab	Teknologi
Ændre (San Jose, Californien)	Programmerbare chips
Kamæleon systemer (San Jose, Californien)	Rekonfigurerbare logiske systemer til telekommunikation
Hewlett Packard (Palo Alto, CA)	Molekylær elektronik baseret på rekonfigurerbar arkitektur
QuickSilver teknologi (San Jose, Californien)	Rekonfigurerbar hardware til telekommunikation
Virtuel computer (Reseda, CA)	Software og designværktøjer til rekonfigurerbare computere
Xilinx (San Jose, Californien)	Feltprogrammerbar gate array logik

skjule