Theo thời gian, các công nghệ điện toán mới liên quan đến “tăng tốc phần cứng” được công bố, nhưng thuật ngữ này hiếm khi được giải thích trong các thông báo như vậy. May mắn thay, nó tương đối dễ hiểu. Hầu hết quá trình xử lý trên máy tính diễn ra trong phần mềm chạy trên CPU chung. Tuy nhiên, có thể tạo ra một bộ xử lý riêng được thiết kế đặc biệt để thực hiện một loạt tác vụ nhỏ hoặc thậm chí một tác vụ đơn lẻ. Sử dụng một bộ xử lý riêng biệt như thế này được gọi là tăng tốc phần cứng.
Ưu điểm và nhược điểm của tăng tốc phần cứng
Tăng tốc phần cứng có hai lợi ích chính về mặt hiệu suất. Đầu tiên, các bộ xử lý được thiết kế để thực thi các loại logic cụ thể nhanh hơn và hiệu quả hơn trong việc thực thi một tác vụ so với một CPU thông thường. Thứ hai, bằng cách giảm tải xử lý, CPU chính có nhiều sức mạnh xử lý trống hơn để dành cho các tác vụ khác. Các lợi ích khác bao gồm khả năng song song lớn hơn, tiêu thụ điện năng thấp hơn và hiệu quả cao hơn.
Việc sử dụng các bộ vi xử lý chuyên dụng riêng biệt để tăng tốc phần cứng có nghĩa là việc thêm các tính năng mới hoặc thậm chí chỉ sửa lỗi có thể khó khăn, nếu không muốn nói là không thể trong một số trường hợp, nếu không thay thế phần cứng. Việc phát triển phần cứng mới cũng khó và tốn kém hơn nhiều so với phát triển phần mềm.
Các loại tăng tốc phần cứng
Hiện có ba loại tăng tốc phần cứng: bộ xử lý chuyên dụng, FPGA và ASIC. Bộ xử lý chuyên dụng là bộ xử lý độc lập sử dụng phần cứng được tối ưu hóa cho loại hoặc các loại logic dự kiến. Một ví dụ phổ biến về bộ xử lý chuyên dụng là GPU. GPU hiện đại chứa một bộ vi xử lý được thiết kế cho một số tác vụ nhất định, chẳng hạn như đổ bóng và dò tia.
Mảng cổng có thể lập trình hiện trường hoặc FPGA là một bộ xử lý được thiết kế để khách hàng định cấu hình sau khi sản xuất. FPGA có thể được lập trình để phù hợp với nhiều chức năng logic khác nhau, tùy thuộc vào nhiệm vụ mà nó được thiết kế. Vì FPGA có thể lập trình lại nên chúng rất phổ biến để phát triển các bộ xử lý ASIC.
Ứng dụng ASIC hoặc IC cụ thể là những bộ xử lý được tối ưu hóa đặc biệt để thực hiện một tác vụ duy nhất. Với ASIC, không bao giờ có bất kỳ ý định sử dụng bộ xử lý cho bất cứ điều gì khác ngoài những gì nó được thiết kế cho. Nhờ vào chiều sâu tối ưu hóa này, ASIC rất hiệu quả trong việc thực hiện nhiệm vụ của chúng.
