| Hardware looping verwijst naar het proces waarbij een stuk code of een reeks instructies herhaaldelijk wordt uitgevoerd zonder gebruik te maken van op software gebaseerde loops (zoals 'for' of 'while' loops in programmeertalen). In plaats daarvan maakt het gebruik van speciale hardwarecomponenten of functies om deze herhaling te bereiken. Dit wordt doorgaans gedaan om prestatieredenen, aangezien hardwarelussen vaak aanzienlijk sneller kunnen zijn dan softwarelussen.
Zo werkt het, afhankelijk van de context:
* In digitale signaalprocessors (DSP's) en microcontrollers: Veel DSP's en microcontrollers hebben gespecialiseerde instructies of functies die specifiek zijn ontworpen voor looping. Hierbij kan het gaan om het instellen van lustellers en spronginstructies op een manier die zeer geoptimaliseerd is voor de architectuur van de hardware. Dit maakt een zeer efficiënte uitvoering van repetitieve taken mogelijk, met name die welke betrokken zijn bij signaalverwerking of besturingssystemen.
* In speciale hardwarecircuits: In meer gespecialiseerde toepassingen kan een hardwarelus worden geïmplementeerd als een fysiek circuit, misschien met behulp van schuifregisters of andere sequentiële logische elementen. Dit is heel gebruikelijk bij aangepaste hardwareontwerpen en FPGA's (Field-Programmable Gate Arrays), waarbij de hardware specifiek is afgestemd op een bepaald algoritme. Het gedrag van de lus wordt rechtstreeks gecodeerd in de logica van het circuit.
* In geheugen-toegewezen I/O en DMA: Hardwarelussen kunnen indirect worden geïmplementeerd door gebruik te maken van geheugentoegewezen I/O- of Direct Memory Access (DMA)-controllers. U kunt bijvoorbeeld een DMA-controller configureren om gegevens herhaaldelijk tussen geheugenlocaties over te dragen, waardoor in feite een hardwarelus voor gegevensoverdracht ontstaat zonder expliciete tussenkomst van de CPU.
Het belangrijkste voordeel van hardwarelooping is snelheid . Omdat de lusbewerking rechtstreeks door de hardware wordt afgehandeld, omzeilt deze de overhead die gepaard gaat met softwarelussen, die herhaaldelijk luscondities en vertakkingsinstructies moeten controleren. Dit maakt het uitzonderlijk nuttig voor prestatiekritieke toepassingen zoals realtime verwerking, ingebedde systemen en gegevensverwerking met hoge doorvoer.
Hardware-looping vereist echter een dieper inzicht in de doelhardware-architectuur en kan complexer zijn om te implementeren dan software-loops. De flexibiliteit is ook vaak beperkter vergeleken met softwarelooping, wat betekent dat de structuur en parameters van de lus meestal op hardwareniveau worden vastgelegd. |
