最新白皮書:軟件定義的硬件打開通往高性能數(shù)據(jù)加速的大門
在眾多行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型過程中,基于硬件的數(shù)據(jù)處理加速是構(gòu)建高性能、高效率智能系統(tǒng)的關(guān)鍵之處,因而市場上出現(xiàn)了諸如FPGA、GPU和xPU等許多通用或者面向特定應(yīng)用(如NPU)的硬件加速器。盡管它們的性能和效率都高于通用處理器,但是開發(fā)人員還是一直在為各種新興應(yīng)用尋找可重構(gòu)的但性能又如ASIC一樣的硬件加速器,同時還可以最大限度重用其開發(fā)成果。
本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/202309/450979.htm高性能FPGA成為了諸多智能化應(yīng)用的首選硬件加速器,相對于目前大熱的GPU來進行數(shù)據(jù)加速,采用FPGA的實現(xiàn)方式通??梢詭砀偷难舆t和更高的能效;同時,當(dāng)新的需求、應(yīng)用、協(xié)議和安全威脅出現(xiàn)時,F(xiàn)PGA能夠更新算法和協(xié)議處理,從而使它們成為網(wǎng)絡(luò)加速的理想基礎(chǔ)平臺;尤其是具有獨立內(nèi)部寬帶連接的片上網(wǎng)絡(luò)(NOC)和高速外部接口(單通道112Gbps)的新一代FPGA器件,足以應(yīng)付和處理巨大的數(shù)據(jù)流量。
但是從諸如大模型、新一代通信、智能駕駛、自動駕駛和金融科技等近年來不斷快速成長的新興市場來看,企業(yè)投入了巨大成本和大量時間去做FPGA開發(fā),僅靠FPGA器件這樣的可編程硬件是不能全面應(yīng)對市場和生態(tài)的發(fā)展演變的。
這是因為他們的企業(yè)數(shù)據(jù)中心或者邊緣計算解決方案在不同的發(fā)展階段,對硬件的產(chǎn)品形態(tài)和成本的要求是不一樣的,他們需要盡可能不改動已有的FPGA開發(fā)成果并找到合理硬件形態(tài)來適配應(yīng)用的規(guī)模和使用量。
在不久前發(fā)布的新版白皮書《軟件定義的硬件提供打開高性能數(shù)據(jù)加速大門的鑰匙(WP019)》中,就揭示了一種全新的可編程硬件應(yīng)用模式,可以為用戶帶來巨大的方便性和經(jīng)濟性。
例如,在研發(fā)的初期可更快更方便地采用符合PCIe等標準接口的加速卡來啟動項目和小規(guī)模量產(chǎn);而在全面量產(chǎn)時則可以選擇獨立FPGA芯片來打造系統(tǒng)產(chǎn)品;如果應(yīng)用規(guī)模進一步上升,還可以選擇嵌入式FPGA(eFPGA) IP產(chǎn)品來定制SoC或者ASIC。
作為一家長期提供硬件加速卡產(chǎn)品的供應(yīng)商,在從云加速的高性能計算到相關(guān)設(shè)備的多樣化市場中,BittWare是唯一一家可與多家主流FPGA芯片供應(yīng)商合作的重要批量化供應(yīng)商,在基于FPGA的PCIe板卡設(shè)計方面積累了豐富的經(jīng)驗,能夠滿足企業(yè)客戶的質(zhì)量認證、驗證、產(chǎn)品生命周期管理和支持需求,這些客戶希望為關(guān)鍵任務(wù)型應(yīng)用去大規(guī)模部署FPGA加速器。
BittWare與Achronix緊密合作開發(fā)了最新一代的基于Achronix的FPGA芯片的PCIe加速卡。Achronix是唯一一家能夠同時提供獨立FPGA芯片和嵌入式eFPGA IP的FPGA技術(shù)供應(yīng)商,在雙方合作開發(fā)了PCIe加速卡以后,用戶的開發(fā)成果可以得到更廣泛的應(yīng)用,而且對硬件形態(tài)的選擇則更加靈活和經(jīng)濟。
這款VectorPath?S7t-VG6加速卡使用了Achronix采用7nm工藝打造的、結(jié)合了很多功能的Speedster?7t FPGA芯片,不僅可以在內(nèi)部提供高吞吐量數(shù)據(jù)加速,而且還支持從機器學(xué)習(xí)到先進儀器等系統(tǒng)所需的高度分布式、網(wǎng)絡(luò)化的架構(gòu)。
VectorPath S7t-VG6中使用的Speedster7t FPGA直接支持分布式架構(gòu),標志著傳統(tǒng)FPGA架構(gòu)的重大轉(zhuǎn)變,使面向軟件的開發(fā)人員更容易構(gòu)建定制處理單元。這種創(chuàng)新的新架構(gòu)與傳統(tǒng)FPGA形成鮮明對比,這非常適合今天數(shù)據(jù)通量巨大的智能化應(yīng)用,而傳統(tǒng)FPGA的設(shè)計并不注重數(shù)據(jù)加速。
與傳統(tǒng)的FPGA架構(gòu)相比,Speedster7t FPGA芯片的一個關(guān)鍵差異化點在于它包括一個創(chuàng)新的二維片上網(wǎng)絡(luò)(2D NoC),可以在邏輯陣列內(nèi)的處理單元與各種片上高速接口和存儲器端口之間傳輸數(shù)據(jù)。Speedster7t NoC不再需要設(shè)計CDC和交換功能來將加速器連接到高速數(shù)據(jù)或內(nèi)存端口。通過簡單地將這些功能連接到NoC,就消除了連接方面的難題,從而簡化了設(shè)計,減少了FPGA資源的消耗,提高了性能并簡化了時序收斂。
考慮到用戶需要在多種多樣的應(yīng)用中尋求數(shù)據(jù)加速功能,BittWare和Achronix已經(jīng)創(chuàng)建了一種高度靈活的引擎,無論它們是被單獨使用,還是作為大型異構(gòu)處理陣列中的一部分,都可以被輕松部署。作為該加速卡的核心芯片,Speedster7t FPGA為開發(fā)人員提供了構(gòu)建高吞吐量應(yīng)用的能力,這些應(yīng)用可以充分利用可編程邏輯、PCIe Gen5以及高達400 Gbps的以太網(wǎng)連接。
BittWare的軟件和支持保證了這些開發(fā)人員在插入加速卡后,就可以立即開始工作,即可支持應(yīng)用的開發(fā)和量產(chǎn)。同時,由于這些加速卡上FPGA和Speedster7t FPGA及Speedcore eFPGA IP皆使用同一開發(fā)工具,隨著應(yīng)用的變化和市場發(fā)展,這些硬件組合可以最大限度地延長其生命周期,并為最終應(yīng)用的商業(yè)化提供了更多的選擇。
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