Riistvaraline kiirendamine

Riistvaraline kiirendamine (ing Hardware acceleration) on arvutitehnika valdkonnas kasutatav meetod teatud arvutusoperatsioonide kiiremaks ja tõhusamaks täitmiseks spetsiaalse riistvara abil. Paljude operatsioonide täitmine kasutades riistvaralist kiirendamist toob kaasa parema jõudluse ja efektiivsuse. Enamik operatsioone saab teha keskprotsessoril (CPU-l), kuid see võib olla aeglane ja ebaeffektiivne. Osasid operatsiooni saab teha palju kiiremini ja efektiivsemalt spetsiaalse riistvara peal.

Digitaalarvutite maailmas on protsessoreid alates üldotsparbelitest protsessoritest täielikult kohandatud riistvarani. Üldisema protsessori valimine tähendab tavaliselt lihtsamat ja kasutajasõbralikumat kasutajakogemust, kuid halvemat effektiivsust ja arvutusvõimet.

Enim kasutatud lahendused:

Graafikaprotsessor

ing k Graphics Processing Unit, lühend GPU

Graafikaprotsessor oli algselt disainitud 2D ja 3D graafika näitamiseks ja kiirendamiseks, praegu kasutatakse neid ka mujal. Neid kasutatakse suurte koguste andmete paralleelselt arvutamiseks (nagu piksel ekraanil või tehisnärvivõrgu vektorite korrutamine). Moodsa GPU’ga saab teha billioneid arvutusi silmapilguga.

Graafikaprotsessorit kasutatakse arvutigraafikaks, tehisnärvivõrkude arvutamiseks, krüptoraha kaevandamiseks, isesõitvate autode juhtimiseks.

Programmeeritav ventiilmaatriks

ing k Field-Programmable Gate Array, lühend FPGA

Integraallülitus, mille konfiguratsiooni saab programmeerija muuta. Need on head uute lahenduste testimiseks, kuna saab riistvara tasemel vigu parandada. Neil on hea paralleelarvutus võime. Kasutatakse signaali töötlemiseks, krüptograafiaks ja tehisnärvivõrkude arvutamises.

Rakendusspetsiifiline integraallülitus

ingl k Application Specific Integrated Circuit, lühend ASIC

Need on kindla eesmärgiga integraallülitused. Tegemist on keerulise loogikaahelatega, mis võivad sisaldada üle 100 miljoni loogikavärava. Võrreldes FPGA’ga on ASIC parema effektiivsusega, neid on odavam masstoota kuid on raskem arendada. Vigade korral tuleb kogu lülituse tootmistegevus uuesti läbi teha. Rakendusspetsiifilisi integraallülitusi ei saa uuendada peale tootmist, see tähendab, et neid ei saa kasutada kohtades, kus on tihti vaja algoritme muuta.

Neid kasutatakse paljudes kohtades: Kommunikatsioon, krüptograafia, meditsiin, robootika, tarbeelektroonika.

AI kiirendaja

ing AI accelerator, deep learning processor, neural processing unit, lühend NPU

NPU on protsessor, mis on disainitud masinõppe kiirendamiseks. Ned on disainitud tegema arvutusi, mida on vaja tehisnärvivõrkude arvutamiseks (põhiliselt paralleelsed tehted maatriksitega). AI kiirendajat saab kasutada näiteks pildituvastamiseks, keelegenereerimiseks ja muudeks tehisaru arvutusteks. Enne AI kiirendajaid kasutati nende operatsioonide jaoks graafikaprotsessoreid. AI kiirendajaid kasutatakse ka telefonides pilditöötluseks, näotuvastamiseks, kõnetuvastamiseks.

DSP kiip elektrikitarri effektipedaalis

Digitaalne signaaliprotsessor

ing digital signal processor, lühend DSP

DSP on mikrokontroller, mis töötleb signaale. DSP võimaldab töödelda analoogsignaale digitaalselt. Signaaliprotsessor muundab signaale analoog-digitaalmuundur (ADC) ja digitaal-analoogmuundur (DAC) abil. DSP võimaldab teha signaalitöötlemise operatsioone, mida analoogkujul on raske või võimatu teha. DSP-sid kasutatakse erinevates rakendustes nagu digitaalne pilditöötlus, telekommunikatsioon, helitöötlus, kõnetuvastussüsteemid, sonar, radar, jne.