Chips programables

Tarde para una cita, toma su dispositivo de información personal. El pequeño dispositivo, que se le pide que pronuncie las palabras teléfono celular, se despierta y se programa instantáneamente para una llamada de teléfono celular. Terminada la llamada, dices traductor y el dispositivo se vuelve a conectar para traducir las últimas noticias comerciales de Tokio. Emite el mapa de comandos y se reconfigura nuevamente para tomar una lectura de GPS y mostrar tu ubicación en tiempo real.

Una razón por la que este tipo de versatilidad no es posible hoy en día es que los dispositivos portátiles generalmente se construyen alrededor de chips especiales altamente optimizados que hacen una cosa realmente bien. Estos chips son rápidos y relativamente baratos, pero sus circuitos están literalmente escritos en piedra, o al menos en silicio. Un dispositivo multipropósito tendría que tener muchos chips especializados, una solución costosa y torpe. Alternativamente, podría usar un microprocesador de propósito general, como el de su PC, pero eso sería lento y costoso. Por estas razones, los diseñadores de chips están recurriendo cada vez más a circuitos integrados de hardware reconfigurables donde la arquitectura de los elementos lógicos internos se puede organizar y reorganizar sobre la marcha para adaptarse a aplicaciones particulares.

Esta historia fue parte de nuestro número de mayo de 2002

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Decenas de grupos de investigación académicos y empresas emergentes persiguen el ideal de la computadora reconfigurable. ( ver tabla ) . Uno de los enfoques más prometedores es una tecnología llamada arreglos de puertas programables en campo. La estrategia consiste en construir matrices uniformes de miles de elementos lógicos, cada uno de los cuales puede asumir la personalidad de diferentes componentes fundamentales de los circuitos digitales; los interruptores y los cables se pueden reprogramar para que funcionen en cualquier patrón deseado, recableando eficazmente los circuitos de un chip a pedido. Un diseñador puede descargar un nuevo patrón de cableado y almacenarlo en la memoria del chip, donde se puede acceder fácilmente cuando sea necesario. Este tipo de lógica reconfigurable está acaparando una parte cada vez mayor de diseños, dice el físico Philip Kuekes de Hewlett-Packard Laboratories. Y se hará aún más grande.

Los circuitos básicos reconfigurables ya juegan un papel muy importante en las telecomunicaciones. Por ejemplo, las versiones relativamente simples fabricadas por empresas como Xilinx y Altera se utilizan ampliamente para enrutadores y conmutadores de red, lo que permite que los diseños de circuitos se actualicen fácilmente de forma electrónica sin reemplazar los chips. Sin embargo, en estas primeras aplicaciones, la velocidad a la que los chips se reconfiguran no es crítica.

Para ser lo suficientemente rápido para los dispositivos de información personal, los chips deberán reconfigurarse por completo en un milisegundo o menos. Ese tipo de dispositivo camaleón sería la aplicación asesina de la computación reconfigurable, dice el científico informático John Wawrzynek de la Universidad de California, Berkeley. Y Wawrzynek y otros científicos informáticos creen que pronto podría estar a su alcance, ya que continúan mejorando la velocidad y la densidad de los circuitos lógicos reconfigurables. Estos expertos predicen que en los próximos años se usarán sistemas reconfigurables en teléfonos celulares para manejar cosas como cambios en los sistemas o estándares de telecomunicaciones a medida que los usuarios viajan entre regiones de llamadas o entre países. Wawrzynek dice que el mayor impacto de la tecnología puede ser que permite que los dispositivos manejen mejor los medios de transmisión.

Algunos investigadores en computación creen que la tecnología está preparada para cosas aún mayores, como la computación en general. Se está volviendo más caro y difícil modelar o grabar los elaborados circuitos utilizados en los microprocesadores; Muchos expertos han predicho que mantener la tasa actual de colocar más circuitos en espacios cada vez más pequeños, en algún momento de los próximos 10 a 15 años, dará como resultado características en microchips no mayores que unos pocos átomos, lo que exigiría un nivel casi imposible de precisión en fabricación de circuitos. No vamos a poder permitirnos construir el Pentium 27, dice Seth Goldstein de la Universidad Carnegie Mellon. No podemos permitirnos la precisión. Pero resulta que los chips reconfigurables no necesitan ese tipo de precisión, y Goldstein y otros creen que la tecnología podría ofrecer una estrategia viable para construir computadoras que funcionen a nivel de nanoescala.

Ahora hemos descubierto moléculas que actúan como bits lógicos reconfigurables, dice Kuekes de Hewlett-Packard. Estamos proponiendo dispositivos bastante simples que se pueden cultivar literalmente con química. Luego, toda la complejidad se descargará en bits de configuración una vez que se haga la estructura. Kuekes espera que esta tecnología se materialice en unos diez años, cuando el silicio desaparecerá. La lógica reconfigurable no solo será una buena idea, dice Kuekes. Será la única forma de hacer informática en el futuro.

Diseñando versatilidad
Las oportunidades en hardware reconfigurable están aumentando

Compañía	Tecnología
Altera (San Jose, CA)	Chips programables
Sistemas camaleón (San Jose, CA)	Sistemas lógicos reconfigurables para telecomunicaciones
Hewlett Packard (Palo Alto, CA)	Electrónica molecular basada en arquitectura reconfigurable
Tecnología QuickSilver (San Jose, CA)	Hardware reconfigurable para telecomunicaciones
Computadora virtual (Reseda, CA)	Software y herramientas de diseño para computadoras reconfigurables
Xilinx (San Jose, CA)	Lógica de matriz de puerta programable en campo

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