FPGA (Field Programmable Gate Array)

قد يثير دهشتك أن العديد من الدوائر المتكاملة (أو «الرقائق الإلكترونية») التي نثبتها في أجهزة الكمبيوتر والخوادم صُممت منذ البداية لأداء غرض محدد للغاية. وتُعرف هذه الرقائق باسم ASIC، أي «الدائرة المتكاملة الخاصة بالتطبيقات». ومن أبرز أمثلة ASIC وحدات معالجة الرسومات (GPU) في مراحلها الأولى، وهي وحدات معالجة صُممت خصيصًا لعرض الرسومات، رغم أن ظهور وحدات معالجة الرسومات للأغراض العامة (GPGPU) أدى بالتأكيد إلى طمس هذا الحد الفاصل. وعلى الجانب الآخر من ASIC تأتي مصفوفة البوابات القابلة للبرمجة ميدانيًا (FPGA)، أي «مصفوفة البوابات القابلة للبرمجة ميدانيًا». وهي دائرة متكاملة يمكن للعميل إعادة برمجتها بعد تصنيعها لتنفيذ وظائف مختلفة. وتستطيع مصفوفة البوابات القابلة للبرمجة ميدانيًا تحقيق ذلك بفضل دمج بوابات منطقية قابلة لإعادة البرمجة في بنيتها، إلى جانب التخطيط الدقيق لتوزيع المكونات، بما يتيح تخصيص الموارد بمرونة.

ولتوضيح الفكرة بمثال من الحياة اليومية، يمكنك تشبيه رقائق ASIC بقطع الأثاث الموجودة في منزلك: فالكرسي مصمم ليكون كرسيًا، والطاولة مصممة لتكون طاولة، وهكذا. أما رقاقة مصفوفة البوابات القابلة للبرمجة ميدانيًا فتشبه قطعة أثاث يمكنك إعادة تجميعها لتكون كرسيًا أو طاولة أو سريرًا أو خزانة؛ فهي متعددة الاستخدامات إلى هذا الحد. والعيب الوحيد هو أن رقائق مصفوفة البوابات القابلة للبرمجة ميدانيًا تكون عادةً أعلى سعرًا من رقائق ASIC، تمامًا كما قد تتوقع من قطعة أثاث متعددة الوظائف.

تُستخدم مصفوفة البوابات القابلة للبرمجة ميدانيًا (FPGA) أساسًا لتوفير حوسبة مرنة ومعجّلة، ما سيسهم في تحقيق إنجازات مستقبلية في تقنيات مراكز البيانات. ويمكن للمسرّعات المعتمدة على FPGA ضمن إعداد الخادم لديك أن تكمل عمل المعالجات الأخرى من خلال الحوسبة غير المتجانسة أو الحوسبة المتوازية، مما يتيح لك إنجاز المهام بسرعة أكبر. ونظرًا إلى أن FPGA قابلة لإعادة البرمجة، يمكنك أيضًا إعادة توظيف وظائفها لتلبية الاحتياجات المتغيرة باستمرار في مركز البيانات أو غرفة الخوادم الحديثة. ويكتسب ذلك أهمية خاصة إذا كنت ترغب في تطوير نماذج أولية رائدة أو دمج حلول حوسبة جاهزة تقلل الوقت اللازم لطرح المنتجات في السوق (TTM).

لطالما كانت GIGABYTE Technology رائدة في تطبيقات مصفوفة البوابات القابلة للبرمجة ميدانيًا (FPGA). ففي منتصف العقد الأول من القرن الحادي والعشرين، طرحت GIGABYTE جهاز i-RAM، وهو وحدة تخزين بالحالة الصلبة تستخدم مصفوفة بوابات قابلة للبرمجة ميدانيًا من Xilinx. وفي السنوات الأخيرة، تعاونت GIGABYTE بشكل وثيق مع رواد سوق مصفوفات البوابات القابلة للبرمجة ميدانيًا، مثل Intel وXilinx (التي استحوذت عليها AMD)، لدمج مسرّعات تعتمد على FPGA في حلول الخوادم الخاصة بها. فعلى سبيل المثال، توفر خوادم H-Series عالية الكثافة وخوادم G-Series المزوّدة بوحدات معالجة الرسومات وخوادم R-Series الرفّية كثافة بطاقات التسريع وإمكانية دعمها اللازمة لاستيعاب مسرّعات FPGA. وهذا يجعلها حلولًا مثالية للتعلّم العميق، واستدلال الذكاء الاصطناعي، والحوسبة عالية الأداء (HPC)، وغير ذلك.