miniatura|O placă de accelerare criptografică permite efectuarea operațiunilor criptografice într-un ritm mai rapid. Accelerarea hardware este utilizarea hardware-ului computerului, cunoscut sub numele de accelerator hardware, pentru a îndeplini funcții specifice mai rapid decât poate fi realizat de software-ul care rulează pe o unitate centrală de procesare (CPU) de uz general. Orice transformare a datelor care poate fi calculată de software-ul care rulează pe un CPU poate fi, de asemenea, calculată de un accelerator hardware adecvat sau printr-o combinație a ambelor.

Pentru a efectua sarcini de calcul mai eficient, în general, se poate investi timp și bani în îmbunătățirea software-ului, îmbunătățirea hardware-ului sau ambele. Există diverse abordări cu avantaje și dezavantaje în ceea ce privește reducerea latenței, creșterea debitului și reducerea consumului de energie.

Avantajele tipice ale concentrării pe software pot include o versatilitate mai mare, o dezvoltare mai rapidă, costuri de inginerie nerecurente mai mici, portabilitate sporită și ușurința actualizării funcțiilor sau a remedierii erorilor, cu costul cheltuielilor generale de calcul pentru operațiunile generale.

Avantajele concentrării pe hardware pot include creșterea vitezei, reducerea consumului de energie, o latență mai mică, o paralelizare crescută "FPGA Architectures from 'A' to 'Z'" by Clive Maxfield 2006 și o lățime de bandă mai mare, precum și o mai bună utilizare a suprafeței și a componentelor funcționale disponibile pe un circuit integrat; cu prețul unei capacități reduse de actualizare a proiectelor odată gravate pe siliciu și al unor costuri mai mari pentru verificarea funcțională, al timpilor de lansare pe piață și al nevoii de mai multe componente.

În ierarhia sistemelor de calcul digitale, de la procesoare de uz general la hardware complet personalizat, există un compromis între flexibilitate și eficiență, eficiența crescând cu ordine de mărime atunci când o anumită aplicație este implementată mai sus în ierarhie. Această ierarhie include procesoare de uz general, cum ar fi CPU-urile, procesoare mai specializate, cum ar fi shaderele programabile într-un GPU, aplicații implementate pe matrici de porți programabile pe teren (FPGA) și aplicații cu funcții fixe implementate pe circuite integrate specifice aplicației (ASIC).

Accelerarea hardware este avantajoasă pentru performanță și practică atunci când funcțiile sunt fixe, astfel încât actualizările nu sunt la fel de necesare ca în soluțiile software. Odată cu apariția dispozitivelor logice reprogramabile, cum ar fi FPGA-urile, restricționarea accelerării hardware la algoritmi complet fixe a fost relaxată din 2010, permițând aplicarea accelerării hardware în domenii problematice care necesită modificarea algoritmilor și a fluxului de control al procesării. Dezavantajul este însă că, în multe proiecte open source, aceasta necesită biblioteci proprietare pe care nu toți furnizorii sunt dornici să le distribuie sau să le expună, ceea ce face dificilă integrarea în astfel de proiecte.

Unități de accelerare hardware după aplicație +AplicareAccelerator hardwareAcronimGrafică de calculator Computare de scop general Computere GP, pe cardurile grafice Nvidia Răspuns: Codec videoUnitate de procesare a graficilor Computare generală în GPU CUDA arhitectură hardware de urmărire a railor Diferit hardware de accelerare video

Computații de scop general pe GPU Arhitectura Cuda Arhiva de urmărire a razelor Diferite echipamente de accelerare videohardware de accelerare videoGPU

GPGPU Cuda RTX N/AProcesarea semnalului digitalProcesor de semnal digitalDSPProcesarea semnalului analogAria analogă programată pe câmp

RF programată pe câmpFPAA

FPRProcesarea imaginiiCamera web sau procesor de imaginiUIPProcesarea sunetuluiMixer de Cardul de sunet și de carduri audiomixer de carduri audioN/ARețeaua de calculatoare pe o cipă TCP Input/outputProcesorul de rețea și controlorul de interfață de reță Rețea pe un motor de debarcare TCP debarcare IPsec debarcare Tehnologia de accelerație I/O

Reţea pe un cip Motor de descarcare TCP Descărcare IPsec Tehnologia de accelerație I/ONPU și NIC

NoC TCPOE sau TOE I/OAT sau IOAT

Numărul de înregistrare TCPOE sau TOE I/OAT sau IOATCriptografie Criptare ISA SSL/TLS Atacul Generație de numere aleatoriiAccelerator criptografic și procesor criptografik sigur

Criptare pe bază de hardware Set de instrucțiuni AES Accelerare SSL Atac hardware personalizat Generator de numere aleatorii hardwareN/AInteligență artificială Vizualul mașinii/viziunea calculatoruluiviziune prin calculator Rețelele neuronale Simularea creieruluiAccelerator AI Unitate de procesare a viziunii Reţeaua neuronală fizică Inginerie neuromorficăN/A

VPU PNN N/AAlgebra multilinearăUnitate de prelucrare a tensiuniiTPUSimularea fizicăUnitate de procesare a fiziciiPPUExpresii regulateCoprocesor de expresie regulatăN/AComprimarea datelorAccelerator de compresie a datelorN/AProcesare în memorieReţea pe un cip şi un sistem de sistem SystolicAria sistolicăNoC; N/AProcesarea datelorUnitate de prelucrare a datelorDPUOrice sarcină de calculArhiva de calculator

Array-uri de porți programabile în câmp Circuite integrate specifice aplicațiilor Dispozitive logice programabile complexe Sistemele pe cip Multi-procesor sistem-pe-chip Sistem-pe-cip Programmabil

Array-uri de porți programabile pe câmp Circuite integrate specifice aplicațiilor Dispozitive logice complexe programabile Sistemele pe cip Multi-procesor sistem pe cip Programabil sistem pe cip Sistem de procesare multi-chip Sistem programat pe cipHW (uneori)

FPGA ASIC CPLD SoC MPSoC PSoC

FPGA ASIC CPLD SoC MPSoC PSoC MPSoC PSoC

Vezi și

Coprocesor Taxonomia arhitecturilor de calculatoare paralele a lui Flynn Instrucțiune unică, date multiple (SIMD) Instrucțiune unică, fire multiple (SIMT) Instrucțiuni multiple, date multiple (MIMD)

Referințe

Categorie:Unitate centrală de procesare Categorie:Articole din domeniul proiectului Informatică Categorie:Tehnologie Categorie:Hardware