相信您一定聽(tīng)說(shuō)過(guò)基于FPGA的計(jì)算加速突然成為一個(gè)熱門(mén)話題。你可能還聽(tīng)說(shuō)過(guò)英特爾在幾年前收購(gòu)Altera超過(guò)160億美元的消息。FPGA技術(shù)已逐漸的一個(gè)殺手應(yīng)用程序。如今，隨著摩爾定律的逐漸減緩。工程師尋找替代方法以更快的速度和更低的功耗處理更多數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)中心的控制正在醞釀著巨大的爭(zhēng)奪戰(zhàn)。

FPGA是加速許多類(lèi)型計(jì)算工作負(fù)載的出色平臺(tái)，特別是那些數(shù)據(jù)通路適用于大規(guī)模并行運(yùn)算的工作負(fù)載。FPGA可以通過(guò)在硬件中實(shí)現(xiàn)重要的計(jì)算密集算法塊來(lái)減少傳統(tǒng)處理器，從而大幅減少延遲和（通常更重要的）功耗。

基于FPGA的加速的一大缺點(diǎn)是編程模型。為了從具有FPGA和傳統(tǒng)處理器協(xié)同工作的異構(gòu)計(jì)算系統(tǒng)中獲得最佳性能，您需要一種方法來(lái)分解問(wèn)題，將傳統(tǒng)代碼轉(zhuǎn)換為適當(dāng)?shù)腇PGA架構(gòu)，并在精心設(shè)計(jì)的硬件配置中實(shí)現(xiàn)整體功能。除其他外，這需要FPGA設(shè)計(jì)方面的大量專(zhuān)業(yè)知識(shí)，以及將數(shù)據(jù)輸入和輸出這些FPGA加速器的總體策略，以及完成任務(wù)的存儲(chǔ)器和存儲(chǔ)架構(gòu)。做到這一點(diǎn)并不是一件容易的事，并且有很多方法可以在整個(gè)過(guò)程中出錯(cuò)并最終從您的FPGA投資中獲得很少的收益。

在本周在達(dá)拉斯舉行的超級(jí)計(jì)算會(huì)議上，Bittware（今年早些時(shí)候被Molex收購(gòu)）宣布他們與Nallatech“聯(lián)手”（Molex去年收購(gòu)了Interconnect Systems，Inc。）。在FPGA加速領(lǐng)域，這是一個(gè)大問(wèn)題。雖然基于FPGA的加速對(duì)于我們大多數(shù)人來(lái)說(shuō)可能是一個(gè)新的熱門(mén)話題，并且看起來(lái)像是一個(gè)全新的世界正在為工程探索開(kāi)放，但這些人已經(jīng)有很長(zhǎng)一段時(shí)間了。

Allan Cantle于1993年創(chuàng)立了Nallatech，專(zhuān)注于基于FPGA的加速。

我們?cè)?004年首次開(kāi)始了解Nallatech，到那時(shí)該公司已經(jīng)有超過(guò)十年的經(jīng)驗(yàn)來(lái)處理（當(dāng)時(shí)）被稱(chēng)為“可重新配置計(jì)算”的挑戰(zhàn)。Bittware在加速方面具有類(lèi)似的傳奇歷史，從1991年開(kāi)始使用基于DSP的ISA總線開(kāi)始，到2004年與Altera合作轉(zhuǎn)向FPGA。這兩家公司很可能在基于FPGA的加速方面擁有更多的組合經(jīng)驗(yàn)。

有趣的是，這項(xiàng)技術(shù)的這兩位長(zhǎng)期資深玩家將在Molex旗下團(tuán)結(jié)一致。

根據(jù)公告，組合的Bittware / Nallatech團(tuán)隊(duì)將提供基于Intel和Xilinx的FPGA加速解決方案。Bittware稱(chēng)他們的目標(biāo)應(yīng)用包括機(jī)器學(xué)習(xí)推理，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析，高頻交易，實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控和視頻廣播等。Bittware正在利用Bittware，Nallatech和Molex的綜合資源來(lái)獲得大型企業(yè)客戶(hù)。

Bittware將他們的解決方案分解為“計(jì)算”，且專(zhuān)注于“網(wǎng)絡(luò)”和“存儲(chǔ)”。雖然使用FPGA加速計(jì)算是一種魅力，但計(jì)算系統(tǒng)的每個(gè)部分都需要針對(duì)任務(wù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，否則您最終會(huì)將性能留在紙面上。FPGA可以在加速這些任務(wù)中發(fā)揮關(guān)鍵作用。幾十年前，F(xiàn)PGA在網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)中嶄露頭角，并且最近才在存儲(chǔ)和計(jì)算方面證明了自己。

在計(jì)算方面，Bittware提供來(lái)自Intel和Xilinx的支持HBM2的FPGA器件。HBM集成對(duì)于英特爾和Xilinx都是新的，并且是一項(xiàng)改變游戲規(guī)則的創(chuàng)新，它允許加速應(yīng)用程序，否則這些應(yīng)用程序?qū)⑹艿絺鹘y(tǒng)分立存儲(chǔ)器實(shí)現(xiàn)帶寬的限制。例如，Bittware的520N-MX是一款全高雙寬PCI-Express卡，包含一個(gè)Intel Stratix 10 MX FPGA，高達(dá)8 GB的集成HBM2 @ 512 Gbps，四個(gè)QSFP28網(wǎng)箱，每端口支持高達(dá)100G，兩個(gè)支持DDR4 SDRAM，QDR-II + SRAM或Intel Optane 3D-XPoint的DIMM，兩個(gè)用于直接擴(kuò)展到NVMe SSD陣列的OCuLink端口，以及用于智能平臺(tái)管理的“板卡管理控制器”（BMC）。

XUPVVH是一款3/4長(zhǎng)PCIe板，帶有Xilinx Virtex UltraScale + VU35P / VU37P，集成8 GB HBM2 @ 460 GBps，支持Gen1，Gen2或Gen3的PCIe x16接口，4個(gè)QSFP適用于4x 40 / 100GbE或16x 10 / 25GbE的籠子，以及高達(dá)256 GBytes的DDR4。由于VIrtex的280萬(wàn)個(gè)邏輯元件可以產(chǎn)生大量的熱量，Bittware使用他們稱(chēng)之為“Viper”的平臺(tái)，該平臺(tái)使用計(jì)算機(jī)流動(dòng)模擬以“熱量?jī)?yōu)先”的方式驅(qū)動(dòng)物理電路板設(shè)計(jì)，包括“使用熱量”管道，氣流通道和安排組件，以最大限度地提高服務(wù)器中有限的可用氣流。“Viper板默認(rèn)是被動(dòng)的，可選擇主動(dòng)冷卻。

除了硬件的功能和規(guī)格之外，Bittware團(tuán)隊(duì)還擁有豐富的經(jīng)驗(yàn)，可以從基于FPGA的系統(tǒng)中獲得真實(shí)的性能。對(duì)復(fù)雜數(shù)據(jù)中心安裝中的工作負(fù)載進(jìn)行分區(qū)，了解內(nèi)存和網(wǎng)絡(luò)帶寬要求以及管理散熱是一項(xiàng)不小的成就，而這個(gè)團(tuán)隊(duì)帶來(lái)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)可能是成功與失敗之間的差異，也可能是最佳系統(tǒng)與不平衡折衷之間的差異。