Video: Набор для изучения FPGA | Altera Cyclone (Oktober 2024)
En af de mest interessante tendenser, jeg har set inden for server computing, er bevægelsen væk fra standard CPU'er og hen imod at udføre mere behandling på grafikchips (GPU'er) og genkonfigurerbare processorer kendt som feltprogrammerbare gate arrays (FPGA'er). Dette fænomen kaldes ofte heterogen databehandling.
Konceptet her er ikke nyt - GPU'er og andre acceleratorer har i stigende grad været almindelige i high-performance computing (HPC) eller supercomputere. Men for nylig har vi hørt mere om, hvordan Intel har tilpasset nogle serverchip-pakker, så de inkluderer FPGA'er ud over den traditionelle CPU, hovedsageligt rettet mod store udbydere af cloud computing-udbydere, der har specifikke algoritmer, de kan køre som hardwareinstruktioner på FPGA'erne. Dette skal være meget hurtigere end at udføre dem som software i de mere generelle CPU-instruktioner.
Dette var en vigtig driver af Intels nylige plan om at erhverve FPGA-maker Altera. Intels administrerende direktør Brian Krzanich sagde, at han forventer, at op til 30 procent af cloud-arbejdsbelastningen har en slags FPGA-acceleration ved udgangen af tiåret. Microsoft bruger allerede Altera FPGA'er til at drive mange af sine skytjenester såsom Bing-søgning.
Der har været en stor hindring for de fleste virksomheder, der bruger FPGA'er - eller for den sags skyld GPU'er - i mere typiske computertilfælde: At få softwaren til at arbejde samtidig på disse chips ved siden af CPU'en er bare hårdt. (Til arbejdsmængder og endda HPC har du altid brug for nogle CPU'er; i andre former for applikationer, såsom netværk, kan hardwarefirmaer bare bruge en FPGA.) Til GPU-computing har vi set ting som Nvidias CUDA og Khronos Gruppens OpenCL-standard, som gør tingene lettere, og vi har bestemt set en masse HPC- og maskinlæringsalgoritmer, der bruger GPU'er. Nu understøtter FPGA-producenter som Altera OpenCL også, men i den mere generelle computertilfælde er det vist sig for svært.
På det seneste har jeg talt med et par virksomheder, der håber at gøre det lettere.
Bitfusion er en opstart, jeg første gang så på TechCrunch Disrupt; dens teknologi er rettet mod at lade dig flytte en applikation fra CPU'en til en GPU eller FPGA uden at omskrive den til hver platform. Som CEO Subbu Rama forklarede, fungerer pakken nu ved at lede efter almindelige open source-biblioteker, der bruges af softwareudviklere og erstatte funktionerne inden for dem med funktioner, der kan drage fordel af GPU eller FPGA. Som han forklarede, kan store virksomheder muligvis være i stand til at omskrive deres kode, men mellemmarkedsselskaber kan det ikke. Anvendelser inkluderer videnskabelig beregning, økonomiske applikationer såsom risikoanalyse og højfrekvent handel og dataanalyse såsom arbejde med olie- og gassensordata.
Til sidst sagde han, at dette kunne fungere med ethvert sprog, der kalder sådanne biblioteker. Han bemærkede, at udskiftning af bibliotekerne muligvis ikke er lige så effektiv som at skrive brugerdefineret kode til FPGA'er eller GPU'er, men det er meget lettere.
Bitfusion planlægger at tilbyde sine produkter i tre forskellige modeller - som ren software til virksomheder, der allerede har deres egne acceleratorer; forudinstalleret på apparater; eller til applikationer, der er implementeret i skyen, gennem et partnerskab med Rackspace. Oprindeligt vil dette bruge Altera FPGA'er, selvom virksomheden siger, at det også kunne fungere med andre processorer. Rama siger, at de indledende kunder bruger dette nu, med offentlig tilgængelighed planlagt i de næste par måneder.
SRC tager en noget anden tilgang. Det har skabt "omkonfigurerbare servere" til regeringsagenturer siden 1999 og er nu ved at lave en løsning rettet mod hyperscale datacentre og webdrift. Kaldt til Saturn 1-serveren, det er en patron, der tilsluttes HP's Moonshot-chassis, og SRC hævder, at den kan give computerydelse, der typisk er 100 gange hurtigere end traditionel mikroprocessordesign. (Virksomheden sælger også større rackmonterede systemer i fuld størrelse, typisk til sine større kunder.)
Hvad der gør dette anderledes er en speciel compiler kendt som Carte, der konverterer koden til et siliciumdesign, der kan køre på FPGA-arkitektur, ifølge CEO Jon Huppenthal. Han fortalte mig, at SRC har brugt år på at oprette compiler, oprindeligt for erhvervskunder, siden firmaet blev grundlagt af supercompioneren Seymour Cray og Jim Guzy i 90'erne. En forskel i SRC's tilgang, sagde han, er, at Carte ikke er beregnet til generiske systemer, men snarere er knyttet specifikt til SRCs arkitektur, hvilket giver den mere ydelse og konsistens. Saturn 1 bruger to Altera FPGA'er - en, der kører brugerkode; den anden, der holder systemet kørende hurtigt sammen med en Intel-processor. I øjeblikket, tilføjede han, er virksomheden på sin 12. generation af omkonfigurerbare processorer.
Dette er en dyrere løsning, der hovedsageligt er rettet mod temmelig store computercentre, men den er stadig mere tilgængelig end tidligere tilgange.
Ideen om at bruge FPGA'er eller omkonfigurerbare processorer til mere mainstream-opgaver er ikke en ny. Det har dog taget lang tid, før dette er endnu en mulighed for mere traditionelle kunder uden for hardware-designere eller militære applikationer. Disse nye tilgange forudsætter muligvis starten på, at denne teknologi bliver mere almindeligt anvendt - men kun hvis pris- / ydelsesforbedringerne virkelig stemmer overens med leverandørkrav, og teknologien bliver lettere at bruge. De nye tilgange er et skridt i den retning.
