Programmējamās mikroshēmas

Vēlu norunāt tikšanos, jūs paņemat savu personīgās informācijas ierīci. Ja jūs izrunājat vārdus mobilais tālrunis, mazais sīkrīks pamostas un uzreiz ieprogrammējas mobilā tālruņa zvanam. Zvans ir pabeigts, jūs sakāt tulkotājs, un ierīce pārveidojas par sevi, lai tulkotu jaunākās biznesa ziņas no Tokijas. Izdodiet komandu karti, un tā atkal konfigurējas, lai veiktu GPS nolasījumu un parādītu jūsu atrašanās vietu reāllaikā.

Viens no iemesliem, kāpēc šāda veida daudzpusība mūsdienās nav iespējama, ir tas, ka rokas sīkrīkus parasti veido ļoti optimizētas speciālas mikroshēmas, kas patiešām labi veic vienu darbību. Šīs mikroshēmas ir ātras un salīdzinoši lētas, taču to shēmas ir burtiski rakstītas akmenī vai vismaz silīcijā. Daudzfunkcionālam sīkrīkam ir jābūt daudzām specializētām mikroshēmām — tas ir dārgs un neveikls risinājums. Varat arī izmantot vispārējas nozīmes mikroprocesoru, piemēram, datorā esošo, taču tas būtu lēns un dārgs. Šo iemeslu dēļ mikroshēmu dizaineri arvien vairāk pievēršas pārkonfigurējamām aparatūras integrētajām shēmām, kurās iekšējo loģisko elementu arhitektūru var sakārtot un pārkārtot lidojuma laikā, lai tā atbilstu noteiktiem lietojumiem.

Šis stāsts bija daļa no mūsu 2002. gada maija numura

• Skatiet pārējo izdevuma daļu
• Abonēt

Desmitiem akadēmisko pētniecības grupu un jaunuzņēmumu tiecas pēc pārkonfigurējama datora ideāla ( skatīt tabulu ) . Viena no daudzsološākajām pieejām ir tehnoloģija, ko sauc par lauka programmējamiem vārtu masīviem. Stratēģija ir veidot vienotus masīvus no tūkstošiem loģisko elementu, no kuriem katrs var pārņemt dažādu digitālās shēmas pamatkomponentu personību; slēdžus un vadus var pārprogrammēt, lai tie darbotos jebkurā vēlamajā shēmā, efektīvi pārslēdzot mikroshēmas shēmas pēc pieprasījuma. Dizainers var lejupielādēt jaunu vadu shēmu un saglabāt to mikroshēmas atmiņā, kur tai var viegli piekļūt, kad nepieciešams. Šāda veida pārkonfigurējamā loģika piesaista arvien lielāku dizainu daļu, saka fiziķis Filips Kueks no Hewlett-Packard Laboratories. Un tas kļūs vēl lielāks.

Pamata pārkonfigurējamām shēmām jau ir milzīga nozīme telekomunikācijās. Piemēram, salīdzinoši vienkāršas versijas, ko ražo tādi uzņēmumi kā Xilinx un Altera, plaši izmanto tīkla maršrutētājiem un slēdžiem, ļaujot ķēžu dizainus viegli atjaunināt elektroniski, neaizstājot mikroshēmas. Tomēr šajās agrīnajās lietojumprogrammās ātrums, ar kādu mikroshēmas pārkonfigurējas, nav kritisks.

Lai mikroshēmas būtu pietiekami ātras personiskās informācijas ierīcēm, tās būs pilnībā jāpārkonfigurē milisekundē vai mazāk. Šāda veida hameleona ierīce būtu pārkonfigurējamās skaitļošanas slepkava, saka Kalifornijas Universitātes Bērklijā datorzinātnieks Džons Vavržineks. Un Wawrzynek un citi datorzinātnieki uzskata, ka tas drīz varētu būt sasniedzams, jo viņi turpina uzlabot pārkonfigurējamo loģisko shēmu ātrumu un blīvumu. Šie eksperti prognozē, ka nākamajos pāris gados mobilajos tālruņos tiks izmantotas pārkonfigurējamas sistēmas, lai apstrādātu tādas lietas kā izmaiņas telekomunikāciju sistēmās vai standartos, lietotājiem ceļojot starp zvanīšanas reģioniem vai valstīm. Wawrzynek saka, ka šīs tehnoloģijas lielākā ietekme varētu būt tāda, ka tā ļauj ierīcēm labāk apstrādāt straumēšanas multividi.

Daži datoru pētnieki uzskata, ka tehnoloģija ir piemērota vēl lielākām lietām, piemēram, vispārējai skaitļošanai. Mikroprocesoros izmantotās sarežģītās shēmas kļūst arvien dārgākas un grūtāk noformētas vai iegravētas; daudzi eksperti ir paredzējuši, ka, saglabājot pašreizējo ātrumu, ievietojot vairāk ķēžu arvien mazākās telpās, dažkārt nākamajos 10 līdz 15 gados mikroshēmās parādīsies pazīmes, kas nav lielākas par dažiem atomiem, kas prasītu gandrīz neiespējamu precizitātes līmeni ražošanas shēmas. Mēs nevarēsim atļauties uzbūvēt Pentium 27, saka Sets Goldsteins no Kārnegija Melona universitātes. Mēs nevaram atļauties precizitāti. Taču, kā izrādās, pārkonfigurējamām mikroshēmām šāda veida precizitāte nav nepieciešama, un Goldsteins un citi uzskata, ka šī tehnoloģija varētu piedāvāt dzīvotspējīgu stratēģiju tādu datoru izveidei, kas darbojas nanomēroga līmenī.

Tagad esam atklājuši molekulas, kas darbojas tāpat kā pārkonfigurējami loģikas biti, saka Hewlett-Packard Kuekes. Mēs piedāvājam diezgan vienkāršas ierīces, kuras var burtiski audzēt ar ķīmiju. Pēc tam, kad struktūra būs izveidota, visa sarežģītība tiks lejupielādēta konfigurācijas bitos. Kuekes sagaida, ka šī tehnoloģija tiks īstenota aptuveni desmit gadu laikā, aptuveni tajā laikā, kad silīcijs izzudīs. Pārkonfigurējama loģika nebūs tikai laba ideja, saka Kuekes. Tas būs vienīgais veids, kā nākotnē nodarboties ar skaitļošanu.

Dizaina daudzpusība
Pieaug pārkonfigurējamas aparatūras iespējas

Uzņēmums	Tehnoloģija
Mainīt (Sanhosē, Kalifornija)	Programmējamās mikroshēmas
Hameleonu sistēmas (Sanhosē, Kalifornija)	Pārkonfigurējamas loģikas sistēmas telekomunikācijām
Hewlett-Packard (Palo Alto, Kalifornija)	Molekulārā elektronika, kuras pamatā ir pārkonfigurējama arhitektūra
QuickSilver tehnoloģija (Sanhosē, Kalifornija)	Pārkonfigurējama aparatūra telekomunikācijām
Virtuālais dators (Reseda, CA)	Programmatūra un projektēšanas rīki pārkonfigurējamiem datoriem
Xilinx (Sanhosē, Kalifornija)	Laukā programmējama vārtu masīva loģika

paslēpties