حوسبة قابلة لإعادة التشكيل

الحوسبة القابلة لإعادة التشكيل  (بالإنجليزية: Reconfigurable Computing) هي معمارية الحاسوب التي تتضمن برمجيات مرنة وأداء دقيقا للأجهزة. ويتيح هذا النوع من الحوسبة للمستخدم أن يعيد تشكيل البنية الداخلية لنظام الحاسوب لتتوافق مع المهام المراد تنفيذها، وعليه، الحصول على سرعة أعلى لتنفيذ المهمة المطلوبة. ويجمع هذا النوع من الحوسبة بين سرعة الدارات المصممة لتنفيذ مهمة محددة (Application Specific Integrated Circuit ASIC)  و مرونة الدارات المصممة لتنفيذ أية مهمة عامة.

مميزات "الحوسبة القابلة لإعادة التشكيل"

يكمن الفرق الرئيسي عند مقارنة هذا النوع من الحوسبة بالمعالجات العادية في القدرة على إجراء تغييرات جوهرية على بنية الجهاز نفسه بالإضافة إلى التحكم في تدفق البيانات. ومن ناحية أخرى، الفرق الرئيسي مع الأجهزة المخصصة أو بمعنى آخر الدوائر المتكاملة المتخصصة بالتطبيق (ASICs) وهي إمكانية التكيف مع الجهاز في وقت التشغيل عن طريق "تحميل" دارة جديدة على بنية إعادة التشكيل.

التاريخ

مفهوم "الحوسبة القابلة لإعادة" التشكيل ظهر منذ الستينيات، عندما اقترح جيرالد إيسترن في كتابه"مفهوم الكمبيوتر المصنوع من معالج  ومجموعة أجهزة إعادة التشكيل" .حوسبة قابلة لإعادة التشكيل فالمعالج الرئيسي يتحكم بسلوك أجهزة إعادة التشكيل. وهذا الأخير سوف يكون مصمما خصيصاً لأداء مهمة معينة، مثل معالجة الصور أو مطابقة النقش، بأسرع قطعة مخصصة من الجهاز. وبمجرد الانتهاء من المهمة، يمكن تعديل الجهاز للقيام ببعض المهام الأخرى. وقد أدّى هذا إلى ظهور بنية حاسوب هجينة تجمع بين مرونة البرامج وسرعة الأجهزة. وحدثت في الثمانينات والتسعينيات نهضة في هذا المجال من البحوث مع الكثير من أبنية إعادة التشكيل المقترحة والمطورة لتناسب الصناعة والأوساط الأكاديمية مثل:
Copacobana, Matrix, GARP,حوسبة قابلة لإعادة التشكيل Elixent, PACT XPP, Silicon Hive, Montium, Pleiades, Morphosys, and PiCoGA.حوسبة قابلة لإعادة التشكيل
وكانت هذه التصاميم ممكنة بسبب التقدم الثابت لتكنولوجيا السيليكون الذي سمح لتصاميم معقدة أن تطبق على رقاقة واحدة. وأول حاسوب تجاري قابل لإعادة التشكيل هو Algotronix CHS2X4، و قد اكتمل في العام 1991. لم يكن نجاحاً تجارياً، ولكنه كان واعداً كفاية أن إكسلينيكسXilinxمخترع مصفوفات البوابة القابلة للبرمجة في المجالFPGAsقام بشراء التكنولوجيا وتعاقد مع موظفين شركة الجوترونيكسحوسبة قابلة لإعادة التشكيل.

المراجع والمصادر

1.     Estrin, G (2002). "Reconfigurable computer origins: the UCLA fixed-plus-variable (F+V) structure computer". IEEE Ann. Hist. Comput. 24 (4): 3–9. doi:10.1109/MAHC.2002.1114865.
2.    Estrin, G., "Organization of Computer Systems—The Fixed Plus Variable Structure Computer", Proc. Western Joint Computer Conf., Western Joint Computer Conference, New York, 1960, pp. 33–40.
3.     C. Bobda: Introduction to Reconfigurable Computing: Architectures; Springer, 2007
4.     Hauser, John R. and Wawrzynek, John, "Garp: A MIPS Processor with a Reconfigurable Coprocessor", Proceedings of the IEEE Symposium on Field-Programmable Custom Computing Machines (FCCM '97, April 16–18, 1997), pp. 24–33.
5.     Campi, F.; Toma, M.; Lodi, A.; Cappelli, A.; Canegallo, R.; Guerrieri, R., "A VLIW processor with reconfigurable instruction set for embedded applications", Solid-State Circuits Conference, 2003. Digest of Technical Papers. ISSCC. 2003 IEEE International, vol., no., pp. 250–491 vol. 1, 2003
6.     Algotronix History
7.     N. Tredennick: The Case for Reconfigurable Computing; Microprocessor Report, Vol. 10 No. 10, 5 August 1996, pp 25–27.
8.     Hartenstein, R. 2001. A decade of reconfigurable computing: a visionary retrospective. In Proceedings of the Conference on Design, Automation and Test in Europe (DATE 2001) (Munich, Germany). W. Nebel and A. Jerraya, Eds. Design, Automation, and Test in Europe. IEEE Press, Piscataway, NJ, 642–649.
9.     "Apple2 FPGA
10.                       Niklaus Wirth. "The Design of a RISC Architecture and its Implementation with an FPGA" (PDF)
11.                       "Designing a Simple FPGA-Optimized RISC CPU and System-on-a-Chip"(PDF).
12.                       "Intel completes acquisition of Altera"
13.                        "Stratix V FPGAs: Ultimate Flexibility Through Partial and Dynamic Reconfiguration"
14.                       "Intel Quartus Prime Software Productivity Tools and Features
15.                        "Quartus Prime Standard Edition Handbook Volume 1: Design and Synthesis
16.                       "Operating System Concepts for Reconfigurable Computing: Review and Survey"