211service.com
Loģika no haosa
Pārkonfigurējama mikroshēma, ko izstrādājis ChaoLogix Geinsvilā, FL, ļauj vienā mirklī pārveidot ķēdi no viena veida citā. Iespēja efektīvi pārveidot mikroshēmas neierobežotu skaitu reižu pēc to izgatavošanas var padarīt mikroshēmas ātrākas un izturīgākas. Un galu galā tas varētu samazināt integrālo shēmu ražošanas izmaksas, samazinot nepieciešamību izgatavot dārgas, pēc pasūtījuma izgatavotas mikroshēmas.
Jaunās mikroshēmas darbojas, izmantojot integrētajām shēmām raksturīgo haotisko uzvedību, ļaujot vienai vienkāršai shēmai darboties kā jebkura veida loģikas vārtiem. Šādu mikroshēmu varētu pārveidot, piemēram, no grafiskās kartes par atmiņas mikroshēmu un atkal atpakaļ – tikai divos datora pulksteņa ciklos. Mēs esam izplūduši robežu starp programmatūru un aparatūru, saka Viljams Ditto , ChaoLogix galvenais tehnoloģiju speciālists, kas tika izņemts no Floridas universitātes pētījumiem.
Daudzos aspektos šī koncepcija ir līdzīga programmatūras definētu radio [SDR] izstrādei, saka Ditto. Tās ir ierīces, kurās tiek izmantotas pielāgotas integrētās shēmas un esošās pārkonfigurējamās mikroshēmas, lai nodrošinātu elastīgu aparatūras un programmatūras kombināciju, lai izveidotu bezvadu ierīces, kuras var pielāgoties darbam dažādās radio frekvencēs un standartos. Bet, lai gan SDR var izgatavot tikai radioierīces un sastāv no vairākām mikroshēmām, kas paredzētas bezvadu funkciju veikšanai, ChaoLogix mikroshēmas teorētiski varētu aizstāt visas šīs mikroshēmas vienā ierīcē.
Esošās pārkonfigurējamās mikroshēmas, ko sauc par lauka programmējamo vārtu masīviem (FPGA), satur programmējamus starpsavienojumus, kurus var pārslēgt, lai veiktu dažādas funkcijas. Taču FPGA pārkonfigurēšana notiek salīdzinoši lēni, parasti katrai pārslēgšanai nepieciešamas milisekundes vai apmēram miljons reižu lēnāk nekā ChaoLogix mikroshēmas.
Šī ierobežojuma dēļ FPGA mēdz pārkonfigurēt tikai vienu reizi, lai izveidotu vienu pastāvīgu ķēdi, parasti kā salīdzinoši lētas alternatīvas īpašu mikroshēmu veidošanai. Īpašas mikroshēmas izgatavošana ir ļoti dārga, saka Allans Kantls, uzņēmuma izpilddirektors Nallatech , Glāzgovā, Skotijā, kas izstrādā programmatūru FPGA. Jūs varat viegli iztērēt desmitiem miljonu dolāru, tikai izveidojot savu pirmo darba mikroshēmu.
Tā vietā, lai izmantotu programmējamus starpsavienojumus, ChaoLogix pieeja ir izmantot fiksētās shēmas un tā vietā izmantot to raksturīgo troksni vai haosu, lai radītu dažādas izejas, nemainot tās. Parasti mikroshēmas shēmas sastāv no tranzistoru izkārtojumiem, kas paredzēti, lai darbotos kā noteikta veida digitālās loģikas vārti, piemēram, NAND un NOR vārti. Bet, ja šo ķēžu ieejas spriegums nokrītas zem noteiktiem sliekšņiem, to uzvedība kļūst haotiska, radot nevēlamus rezultātus.
ChaoLogix triks ir likt lietā šos haotiskos stāvokļus. Viņi ir izstrādājuši loģisko vārtu ķēdi, kas spēj darboties kā jebkura veida loģiskie vārti — ja ieejas spriegumi ir pareizi.
Ditto saka, ka izplatītais priekšstats, ka haotiskas sistēmas ir nestabilas un neparedzamas, nav precīzs. Šādas sistēmas var būt ļoti jutīgas pret izmaiņām, un ir iespējams uzticami un reproducējami radīt vēlamos stāvokļus, ja tiek nodrošināts, ka ievadēs tiek veiktas tikai nelielas izmaiņas.
Veicot nelielas izmaiņas ievadē, varat pielāgot [shēmu], lai veiktu pilnīgi dažādas lietas, saka Celso grebogi , nelineāro un haotisko sistēmu profesors Aberdīnas Universitātē Skotijā. Tas rada lielāku elastības pakāpi, jo tas padara pieejamus vairāk stāvokļu noteiktā sistēmā, viņš saka. Šī iemesla dēļ Grebogi redz, ka inženieri arvien vairāk pievēršas haosam, lai iegūtu vairāk no savas aparatūras.
Tas būtu ļoti noderīgi galvenajām skaitļošanas lietojumprogrammām, saka Džulians Millers , elektronikas pasniedzējs Jorkas Universitātē Anglijā, kurš izmantojis FPGA evolūcijas skaitļošanas lietojumprogrammām. Pašlaik viņa vajadzībām FPGA ir vienkārši pārāk lēni. Tā ir milzīga problēma, viņš saka. Viņš saka, ka iespēja pārkonfigurēt mikroshēmu viena pulksteņa cikla laikā būtu liels ieguvums.
ChaoLogix ir nonācis tādā stadijā, ka var izveidot jebkāda veida vārtus no nelielas ķēdes, kurā ir aptuveni 30 tranzistori. Pēc tam šī ķēde tiek atkārtota visā mikroshēmā, ko vienā pulksteņa ciklā var pārveidot dažādos loģisko vārtu izkārtojumos, saka Ditto.
Neskatoties uz to, ka tehnoloģija ir piesaistījusi gan Intel, gan AMD uzmanību, tehnoloģija joprojām ir agrīnā stadijā, saka Ditto. ChaoLogix piesaista 2 miljonus ASV dolāru, lai ražotu virkni prototipu. Bet pat tad, ja uzņēmums var iegūt tikai niecīgu mikroshēmu tirgus daļu, tas būs milzīgs, saka Ditto.
Vienai shēmai ir ne tikai ļoti ātra, bet arī milzīgas priekšrocības salīdzinājumā ar FPGA. FPGA projektēšanas veids aizņem daudz silīcija nekustamo īpašumu un patērē daudz resursu. Izmantojot ChaoLogix mikroshēmas, jums ir viena automašīna mazākā garāžā, un tā var mainīties starp simts dažādiem automašīnu veidiem, saka Ditto.
Tā nav pirmā reize, kad kāds mēģina izstrādāt viena pulksteņa cikla pārkonfigurējamas mikroshēmas. Tā ir labi iekopta zeme, saka Kantls. Lielākā daļa uzņēmumu, kas ir mēģinājuši, ir nākuši un aizgājuši. Viens no izaicinājumiem ir programmatūrā, kas nepieciešama mikroshēmas pārkonfigurēšanai, saka Marks Pārsons , Edinburgas Paralēlās skaitļošanas centra Skotijā komercdirektors, kurš kopīgā nozares un akadēmiskā projekta ietvaros izmanto FPGA, lai izveidotu superdatoru. Tos joprojām ir ļoti grūti programmēt, viņš skaidro. Katras konfigurācijas izstrāde ir ne tikai sarežģīta, bet arī katra programmatūras veidne, kas apraksta konfigurāciju, aizņem skaitļošanas resursus.
Citi piekrīt. Pārkonfigurējamas mikroshēmas panākumi nav atkarīgi tikai no tā, ko tā spēj, saka Andrē Dehons , datorzinātņu docents Kalifornijas Tehnoloģiju institūtā Pasadenā. Ja tas izrādīsies pārāk sarežģīts lielākajai daļai programmētāju, tas var nekad neparādīties.