世界變得越來(lái)越智能和互聯(lián)，包括數(shù)據(jù)中心，云計(jì)算等都在進(jìn)行偉大的變革，這同時(shí)也給我們帶來(lái)了全新挑戰(zhàn)，基礎(chǔ)設(shè)施方面必須要做出調(diào)整，才能夠滿足這些需求和挑戰(zhàn)?！庇⑻貭柟究删幊探鉀Q方案事業(yè)部FPGA軟件解決方案高級(jí)總監(jiān)費(fèi)熊?。˙ernhard Friebe）表示?！皬奈覀€(gè)人來(lái)說(shuō)，能夠投身于這個(gè)時(shí)代，見(jiàn)證劃時(shí)代的變遷,倍感興奮。而從我從事的FPGA行業(yè)來(lái)說(shuō)，這項(xiàng)技術(shù)會(huì)給數(shù)據(jù)中心的變革帶來(lái)了很重要的變化?！?/p>

英特爾公司可編程解決方案事業(yè)部FPGA軟件解決方案高級(jí)總監(jiān)費(fèi)熊?。˙ernhard Friebe）

FPGA的特性有助于客戶創(chuàng)造更多可能

隨著數(shù)據(jù)中心的需求不斷改變，在基礎(chǔ)架構(gòu)方面，越來(lái)越多的異構(gòu)計(jì)算崛起，因?yàn)獒槍?duì)不同需求，需要不同的處理單元，費(fèi)熊健表示，目前異構(gòu)計(jì)算主要包含三個(gè)方面，分別為CPU、ASIC專(zhuān)用加速器以及FPGA。無(wú)論是FPGA還是ASIC，都可以并行處理，從而降低功耗實(shí)現(xiàn)更低延遲。

異構(gòu)架構(gòu)中不同處理器所擔(dān)當(dāng)?shù)牟煌氊?zé)

而相比較ASIC，F(xiàn)PGA更加靈活，“當(dāng)數(shù)據(jù)中心出現(xiàn)了一些新的工作負(fù)載要求，新的標(biāo)準(zhǔn)要求，或者來(lái)自云端的新需求，都可以實(shí)時(shí)調(diào)整并定制FPGA模塊?！闭?yàn)镕PGA的靈活特性，“可以通過(guò)軟件編程全面發(fā)揮硬件性能。”費(fèi)熊健表示。不久之前的微軟Project Brainwave項(xiàng)目，就是基于 FPGA 的低延遲深度學(xué)習(xí)云平臺(tái)。微軟官方測(cè)評(píng)顯示，當(dāng)使用英特爾的 Stratix 10 FPGA，Brainwave 不需要任何 batching 就能在大型 GRU （gated recurrent unit）達(dá)到 39.5 Teraflops 的性能。 

實(shí)際上除微軟外，亞馬遜以及國(guó)內(nèi)諸如百度，阿里，騰訊等企業(yè)，都在利用FPGA進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化。

FPGA都可以用在哪些方面

費(fèi)熊健表示，采用Intel FPGA，SWARM64可以實(shí)現(xiàn)5倍的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析，2倍于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)倉(cāng)儲(chǔ)效益以及3倍的存儲(chǔ)壓縮效率。根據(jù)SWARM64官方預(yù)測(cè)，通過(guò)使用FPGA加速，能夠在三年時(shí)間里節(jié)省40%的成本。

此外，在基因測(cè)序中，Broad研究所同Intel合作，開(kāi)發(fā)出基因分析的工具包，利用FPGA的高性能并行處理能力，可以將Pair-HMM算法能力提高50倍，總業(yè)務(wù)效率提高1.2倍。

而專(zhuān)注于存儲(chǔ)加速以及NVMe市場(chǎng)的ATTALA，采用FPGA之后，可以實(shí)現(xiàn)相比較傳統(tǒng)存儲(chǔ)方式，降低57%至72%的延遲。

英特爾能給客戶帶來(lái)什么

“英特爾能夠幫助第三方的開(kāi)發(fā)人員或者是內(nèi)部的開(kāi)發(fā)人員，包括企業(yè)的服務(wù)供應(yīng)商用好FPGA的加速功能。我們也會(huì)幫助應(yīng)用的用戶，非常容易地用好FPGA進(jìn)行開(kāi)發(fā)。此外我們也能提供私有云和公有云之間的無(wú)縫遷移?！辟M(fèi)熊健說(shuō)道。

英特爾未來(lái)的虛擬化構(gòu)想

“具體到中國(guó)而言，英特爾一直和中國(guó)開(kāi)放數(shù)據(jù)中心委員會(huì)合作，從成立之初就擔(dān)任了委員會(huì)技術(shù)顧問(wèn)，而在最新的天蝎座3.0中，F(xiàn)PGA已經(jīng)納入進(jìn)來(lái)。”

“英特爾剛剛公布了面向至強(qiáng)CPU和FPGA的加速堆棧解決方案，其中包括了一系列的元素，既可以幫助應(yīng)用開(kāi)發(fā)人員去使用FPGA，同時(shí)也能夠幫助數(shù)據(jù)中心和運(yùn)營(yíng)者為服務(wù)器嵌入FPGA?！辟M(fèi)熊健表示：“這種多層次架構(gòu)最底層是FPGA和CPU，上面是包含OPAE在內(nèi)的加速環(huán)境，OPAE為開(kāi)放可編程的加速引擎，這樣一個(gè)引擎可以在低層次上提取一些相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)，用戶自己就能控制?！?/p>

“對(duì)于開(kāi)發(fā)人員來(lái)說(shuō)，擁有統(tǒng)一的交互界面，而不用管底層是什么種類(lèi)的CPU或者FPGA，這樣可以給用戶帶來(lái)最大效率的生產(chǎn)力。另外，他們也可以根據(jù)自己的習(xí)慣使用的一些行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或框架，跟我們這一系列標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)去配合使用。最后，直接把這種加速堆棧嵌入到數(shù)據(jù)中心或者云基礎(chǔ)設(shè)施中，把FPGA當(dāng)作一個(gè)計(jì)算資源?！辟M(fèi)熊健總結(jié)道。

而針對(duì)云用戶來(lái)說(shuō)，如果希望用到FPGA加速，只要簡(jiǎn)單地做一個(gè)liberal report，調(diào)用一個(gè)庫(kù)，軟件他就可以直接接收請(qǐng)求并發(fā)送至計(jì)算模塊，生成一個(gè)虛擬機(jī)跑相關(guān)應(yīng)用。實(shí)際上這是一個(gè)非常強(qiáng)大的功能，因?yàn)閷?duì)于最終用戶來(lái)說(shuō)，他要做的只是一個(gè)命令，但得到的確是強(qiáng)大的FPGA加速處理能力。 

采用FPGA的云計(jì)算框架

費(fèi)熊健表示，正因?yàn)镕PGA模塊功能實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化，所以對(duì)于數(shù)據(jù)中心的操作人員來(lái)說(shuō)，在不同硬件平臺(tái)上進(jìn)行遷移變得非常容易。

“我們?yōu)榱俗孎PGA能夠更方便地使用，做了很多相關(guān)努力，使他可以容易地嵌入到數(shù)據(jù)中心和云環(huán)境當(dāng)中，做了大量包括開(kāi)源社區(qū)，開(kāi)源機(jī)構(gòu)，以及加速堆棧等方面的投資?！辟M(fèi)熊健說(shuō)。