Wat is hardwareversnelling?

Af en toe worden nieuwe computertechnologieën aangekondigd die "hardwareversnelling" bieden, maar die term wordt in die aankondigingen zelden uitgelegd. Het is eigenlijk relatief eenvoudig te begrijpen, gelukkig. Het merendeel van de verwerking op een computer vindt plaats in software die wordt uitgevoerd op de algemene CPU. Het is echter mogelijk om een ​​aparte processor te maken die speciaal is ontworpen om een ​​klein aantal taken of zelfs maar een enkele taak uit te voeren. Het gebruik van zo'n aparte processor wordt hardwareversnelling genoemd.

Voor- en nadelen van hardwareversnelling

Hardwareversnelling heeft twee belangrijke prestatievoordelen. Ten eerste zijn processors die zijn ontworpen om specifieke soorten logica uit te voeren, sneller en efficiënter in het uitvoeren van een taak dan een CPU voor algemeen gebruik. Ten tweede heeft de hoofd-CPU, door die verwerkingsbelasting te ontlasten, meer verwerkingskracht die vrij is om aan andere taken te besteden. Andere voordelen zijn meer parallelliteit, lager stroomverbruik en verhoogde efficiëntie.

Het gebruik van speciale aparte processors voor hardware-acceleratie betekent dat het toevoegen van nieuwe functies of zelfs het patchen van bugs moeilijk, zo niet onmogelijk kan zijn in sommige gevallen zonder de hardware te vervangen. Het is ook aanzienlijk moeilijker en duurder om nieuwe hardware te ontwikkelen dan om software te ontwikkelen.

Soorten hardware-versnelling

Er zijn momenteel drie soorten hardwareversnelling: gespecialiseerde processors, FPGA's en ASIC's. Een gespecialiseerde processor is een afzonderlijke processor die hardware gebruikt die is geoptimaliseerd voor het beoogde type of de typen logica. Een populair voorbeeld van een gespecialiseerde processor is de GPU. Een moderne GPU bevat een set processors die zijn ontworpen voor bepaalde taken, zoals shading en ray tracing.

Een Field Programmable Gate Array of FPGA is een processor die is ontworpen om na productie door de klant te kunnen worden geconfigureerd. Een FPGA kan worden geprogrammeerd om geschikt te zijn voor een reeks verschillende logische functies, afhankelijk van de taak waarvoor deze is ontworpen. Omdat FPGA's herprogrammeerbaar zijn, zijn ze populair voor de ontwikkeling van ASIC-processors.

ASIC's of toepassingsspecifieke geïntegreerde circuits zijn processors die speciaal zijn geoptimaliseerd voor het uitvoeren van een enkele taak. Met ASIC's is het nooit de bedoeling dat de processor voor iets anders wordt gebruikt dan waarvoor hij is ontworpen. Door deze diepte van optimalisatie zijn ASIC's zeer efficiënt in het uitvoeren van hun taak.