Reconfigurable Computing

Der Begriff Reconfigurable Computing (engl.) bezeichnet das Gebiet der rekonfigurierbaren Rechensysteme und ihrer Anwendungen. Hierbei handelt es sich um Rechensysteme, die in ihrer Struktur programmierbar sind, wie beispielsweise auf der Basis von FPGAs – im Gegensatz zu herkömmlichen Von-Neumann-Rechnern, deren Befehlsströme in einer festen Struktur ablaufen und die via Zeitplanung programmiert werden (instruction scheduling).

Paradigmen-Klassifikation für Rechnerarchitekturen

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Die folgende Tabelle zeigt ein von Nick Tredennick um 1995 publiziertes Klassifikations-Schema für Rechner-Paradigmen von drei grundlegenden Rechnerarchitekturen.

Varianten von rekonfigurierbaren Rechensystemen

Beim Reconfigurable Computing, also den rekonfigurierbaren Rechensystemen wird unterschieden zwischen

• feingranular rekonfigurierbar wie bei FPGAs mit nur 1 Bit breiten programmierbaren Logik-Blöcken (CLBs)   und
• grobgranular rekonfigurierbar mit Wort-breiten (beispielsweise 32 Bit) rekonfigurierbaren Datenpfaden (rDPU: reconfigurable data path unit), die fast mit dem Hauptprozessor eines Computers vergleichbar sind, aber keinen Programmzähler enthalten.

Abgrenzung zu anderen Rekonfigurierbarkeitsformen

Diese Abgrenzung erfolgt vor allem über die Ebene der Rekonfigurierbarkeit.

• Beim Reconfigurable Computing handelt es sich um die Rekonfigurierbarkeit auf der Ebene der Rechnerarchitektur im Sinne der Prozessorarchitektur, also die variable Leitung der Daten zu den Funktionalitäten. Logisch betrachtet ist es also eine Änderung der Schaltung zur Laufzeit. Realisiert wird dieses vorwiegend durch dynamisch logisch änderbare Schaltungen, wie dieses beispielsweise via den FPGAs möglich ist.

• Im Gegensatz dazu handelt es sich beim Adaptive Computing um die Rekonfigurierbarkeit auf der Ebene der Betriebssysteme oder der Serversysteme bzw. deren zentralen Hardware- und Software-Komponenten im Sinne der Sicht der Systemanwendungen und auch der Systemanwender. Realisiert wird dieses letztlich vorwiegend durch verschiedene Abstraktionslayer und verschiedene Kommunikationsprotokolle sowie speziell dafür entwickelte Software.

Literatur

• Nick Tredennick: The Case for Reconfigurable Computing. In: Microprocessor Report. Band 10, Nr. 10, 5. August 1996, S. 25–27. 
• Jürgen Teich (Hrsg.) et al.: Reconfigurable Computing Systems. Schwerpunktthemenheft der Zeitschrift it – Information Technology, Vol. 49, 2007, Heft 3, Oldenbourg Verlag, München.
• Christophe Bobda: Introduction to Reconfigurable Computing: Architectures, algorithms and applications. Springer-Verlag, 2007, ISBN 978-1-4020-6088-5

Einzelnachweise

1. ↑ R. Hartenstein: A Decade of Reconfigurable Computing: a Visionary Retrospective. In: Design, Automation and Test in Europe, 2001. Conference and Exhibition 2001. Proceedings, S. 642–649.