Puces programmables

En retard à un rendez-vous, vous récupérez votre appareil d'information personnelle. Invité par votre prononciation des mots téléphone portable, le petit gadget se réveille et se programme instantanément pour un appel téléphonique. Terminé l'appel, vous dites traducteur, et l'appareil se reconnecte pour traduire les dernières nouvelles commerciales de Tokyo. Lancez la commande map, et il se reconfigure à nouveau pour prendre une lecture GPS et afficher votre position en temps réel.

L'une des raisons pour lesquelles ce type de polyvalence n'est pas possible aujourd'hui est que les gadgets portables sont généralement construits autour de puces spécialisées hautement optimisées qui font vraiment bien une chose. Ces puces sont rapides et relativement bon marché, mais leurs circuits sont littéralement écrits dans la pierre ou du moins dans le silicium. Un gadget polyvalent devrait avoir de nombreuses puces spécialisées, une solution coûteuse et maladroite. Alternativement, vous pouvez utiliser un microprocesseur à usage général, comme celui de votre PC, mais ce serait lent et coûteux. Pour ces raisons, les concepteurs de puces se tournent de plus en plus vers des circuits intégrés au matériel reconfigurables où l'architecture des éléments logiques internes peut être agencée et réarrangée à la volée pour s'adapter à des applications particulières.

Cette histoire faisait partie de notre numéro de mai 2002

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Des dizaines de groupes de recherche académiques et de startups poursuivent l'idéal de l'ordinateur reconfigurable ( Voir le tableau ) . L'une des approches les plus prometteuses est une technologie appelée réseaux de portes programmables sur le terrain. La stratégie consiste à construire des réseaux uniformes de milliers d'éléments logiques, chacun pouvant adopter la personnalité de différents composants fondamentaux des circuits numériques ; les commutateurs et les fils peuvent être reprogrammés pour fonctionner dans n'importe quel modèle souhaité, recâblant efficacement les circuits d'une puce à la demande. Un concepteur peut télécharger un nouveau schéma de câblage et le stocker dans la mémoire de la puce, où il est facilement accessible en cas de besoin. Ce type de logique reconfigurable s'empare d'une part de plus en plus grande des conceptions, explique le physicien Philip Kuekes des laboratoires Hewlett-Packard. Et il deviendra encore plus gros.

Les circuits reconfigurables de base jouent déjà un rôle énorme dans les télécommunications. Par exemple, des versions relativement simples fabriquées par des sociétés telles que Xilinx et Altera sont largement utilisées pour les routeurs et les commutateurs de réseau, permettant aux conceptions de circuits d'être facilement mises à jour électroniquement sans remplacer les puces. Dans ces premières applications, cependant, la vitesse à laquelle les puces se reconfigurent n'est pas critique.

Pour être assez rapide pour les appareils d'informations personnelles, les puces devront se reconfigurer complètement en une milliseconde ou moins. Ce genre d'appareil caméléon serait l'application tueuse de l'informatique reconfigurable, déclare l'informaticien John Wawrzynek à l'Université de Californie à Berkeley. Et Wawrzynek et d'autres informaticiens pensent que cela pourrait bientôt être à portée de main, car ils continuent d'améliorer la vitesse et la densité des circuits logiques reconfigurables. Ces experts prédisent qu'au cours des deux prochaines années, des systèmes reconfigurables seront utilisés dans les téléphones portables pour gérer des éléments tels que les changements de systèmes ou de normes de télécommunications lorsque les utilisateurs voyagent entre les régions d'appel ou entre les pays. Wawrzynek dit que le plus grand impact de la technologie peut être qu'elle permet aux appareils de mieux gérer les médias en streaming.

Certains informaticiens pensent que la technologie est prête pour des choses encore plus importantes, comme l'informatique générale. Il devient de plus en plus coûteux et difficile de modéliser ou de graver les circuits élaborés utilisés dans les microprocesseurs ; de nombreux experts ont prédit que le maintien du taux actuel de mise en place de plus de circuits dans des espaces de plus en plus petits entraînera, au cours des 10 à 15 prochaines années, des caractéristiques sur les puces ne dépassant pas quelques atomes, ce qui exigerait un niveau de précision presque impossible dans fabrication de circuits. Nous n'allons pas pouvoir nous permettre de construire le Pentium 27, déclare Seth Goldstein de l'Université Carnegie Mellon. Nous ne pouvons pas nous permettre la précision. Mais il s'avère que les puces reconfigurables n'ont pas besoin de ce type de précision, et Goldstein et d'autres pensent que la technologie pourrait offrir une stratégie viable pour la construction d'ordinateurs fonctionnant à l'échelle nanométrique.

Nous avons maintenant découvert des molécules qui agissent comme des bits logiques reconfigurables, explique Kuekes de Hewlett-Packard. Nous proposons des dispositifs assez simples qui peuvent être littéralement cultivés avec la chimie. Ensuite, toute la complexité sera téléchargée dans les bits de configuration une fois la structure réalisée. Kuekes s'attend à ce que cette technologie se concrétise dans une dizaine d'années, à peu près au moment où le silicium s'épuisera. La logique reconfigurable ne sera pas seulement une bonne idée, déclare Kuekes. Ce sera la seule façon de faire de l'informatique à l'avenir.

Conception de la polyvalence
Les opportunités dans le matériel reconfigurable se multiplient

Société	La technologie
Modifier (San José, Californie)	Puces programmables
Systèmes caméléon (San José, Californie)	Systèmes logiques reconfigurables pour les télécommunications
Hewlett Packard (Palo Alto, Californie)	Electronique moléculaire basée sur une architecture reconfigurable
Technologie QuickSilver (San José, Californie)	Matériel reconfigurable pour les télécommunications
Ordinateur virtuel (Reseda, Californie)	Logiciels et outils de conception pour ordinateurs reconfigurables
Xilinx (San José, Californie)	Logique de matrice de portes programmable sur site

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