Ocasionalmente, se anuncian nuevas tecnologías informáticas que cuentan con «aceleración de hardware», pero este término rara vez se explica en estos anuncios. Afortunadamente, es relativamente fácil de entender. La mayor parte del procesamiento en una computadora tiene lugar en software que se ejecuta en la CPU de propósito general. Sin embargo, es posible crear un procesador independiente diseñado específicamente para realizar una pequeña gama de tareas o incluso una sola tarea. El uso de un procesador independiente como este se denomina aceleración de hardware.
Ventajas y desventajas de la aceleración por hardware
La aceleración de hardware tiene dos beneficios de rendimiento principales. En primer lugar, los procesadores diseñados para realizar tipos específicos de lógica son más rápidos y eficientes para realizar una tarea que un procesador de propósito general. En segundo lugar, al descargar esta carga de procesamiento, el procesador principal tiene más poder de procesamiento libre para dedicarlo a otras tareas. Otras ventajas incluyen un mayor paralelismo, un menor consumo de energía y una mayor eficiencia.
El uso de procesadores separados y dedicados para la aceleración de hardware significa que agregar nuevas funciones o incluso simplemente corregir errores puede ser difícil, si no imposible en algunos casos, sin reemplazar el hardware. También es mucho más difícil y costoso desarrollar nuevo hardware que desarrollar software.
Tipos de aceleración de hardware
Actualmente existen tres tipos de aceleración de hardware: procesadores especializados, FPGA y ASIC. Un procesador especializado es un procesador independiente que utiliza hardware optimizado para los tipos lógicos previstos. Un ejemplo popular de procesador especializado es la GPU. Una GPU moderna contiene una colección de procesadores diseñados para ciertas tareas, como el sombreado y el trazado de rayos.
Una matriz de puertas programables en campo o FPGA es un procesador diseñado para que el cliente pueda configurarlo después de la fabricación. Un FPGA se puede programar para que sea adecuado para una variedad de funciones lógicas diferentes, dependiendo de la tarea para la que está diseñado. Dado que los FPGA son reprogramables, son populares para el desarrollo de procesadores ASIC.
Los ASIC o circuitos integrados específicos de la aplicación son procesadores optimizados específicamente para realizar una sola tarea. Con los ASIC, nunca hay ninguna intención de utilizar el procesador para otra cosa que no sea para lo que fue diseñado. Gracias a esta profundidad de optimización, los ASIC son muy eficientes para realizar su tarea.