可重構計算（ Coarse-grained Reconfigurable Architecture，CGRA）是一種空域上的並行計算模式，以空域的硬體結構組織不同粒度和不同功能的計算資源。在運行時，根據數據流的特點，讓配置好的硬體資源互連形成相對固定的計算通路，以接近“專用電路”的方式進行計算；當算法和套用變換時，再次通過配置，重構為不同的計算通路去執行不同的任務。
CGRA由中國清華大學可重構計算研究團隊於2006年開始投入研究，2019年，基於該技術的晶片實現規模化量產。
基本介紹
- 中文名：可重構計算
- 外文名：CGRA
- 特性：系統運行中重新配置電路
可重構計算的歷史與現狀,可重構計算優勢,可重構計算晶片套用方向,
可重構計算的歷史與現狀
可重構計算架構自20世紀80年提出以來，先後出現了比如XPP-III晶片，PC201，PC202系列晶片，以及清華大學的REMUS晶片等，發展平穩。當時產業界巨頭依賴工藝的進步，傳統計算架構下的處理器性能可以不斷提升，足以滿足迅速增長的市場需求。
隨著摩爾定律逐漸趨緩，工藝進步緩慢，依賴工藝提升性能的思路，已經不可持續，探索實踐新型體系架構成為提高處理器性能的唯一出路。可重構計算架構作為在學術界研究發展了幾十年的計算架構越來越受到重視。特別是以清華大學的微電子所的研發團隊為代表，從2006年成立清華可重構實驗室，從2015年起，將可重構架構套用在AI計算、神經網路計算場景，並設計了一系列AI晶片，CGRA開始在國際學術界和工業界受到廣泛關註：2015年，《國際半導體技術路線圖》將可重構計算（CGRA）作為未來最具前途非馮·諾依曼體系結構重點介紹。2017年，美國國防部高級研究計畫局推出”電子復興計畫（ERI）”，著重強調軟體定義硬體架構，其本質就是軟體和硬體均具可程式能力的可重構計算架構。但關鍵的晶片設計理念比清華團隊晚了10年，其設定的核心指標（重構時間，300～1000ns）遠低於微電子所（重構時間為20～40ns）.
從2016年起，多家國際大公司紛紛積極引入可重構計算技術，計畫推出新產品面向市場。
可重構計算優勢
CGRA計算架構通過空域硬體結構組織不同粒度和不同功能的計算資源，通過運行過程中的硬體配置，調整硬體功能，根據數據流的特點，讓功能配置好的硬體資源互連形成相對固定的計算通路，從而以接近“專用電路”的方式進行數據驅動下的計算。當算法和套用變換時，再次通過配置，使硬體重構為不同的計算通路去執行。CGRA最大的優勢體現 在兩方面，一是沒有傳統指令驅動的計算架構中取指和解碼操作的延時和能耗開銷，二是在計算過程中以接近“專用電路”的方式執行。此外，CGRA架構算力可以彈性擴展，適用於從雲端到邊緣端中對高能效和靈活性有綜合要求的場景。
可重構計算晶片套用方向
基於CGRA計算架構的晶片產品，從2018年開始套用在邊緣側，這是因為：
一，邊緣智慧型市場發展迅速，市場存在大量空白，對新創公司切入相對容易，同時，市場對晶片規模和算力相對要求比較低，短期定位在端側，可以快速推出產品面向市場，實現產品變現，打通商業落地，獲得市場反饋。
二，在邊緣側，碎片化的套用需求比較多，但是對生態相對要求比較低，可重構靈活的套用架構，可以減少晶片流片費用，降低晶片成本開銷，可以很好滿足邊緣端要求。
CGRA的架構具有天然可擴展性，通過算力擴展，其高能效，靈活性的特點會也非常適合雲端市場。
