英特爾計(jì)劃打造CPU-FPGA混合型芯片
譯文【51CTO.com快譯】兩年之前，英特爾曾斥資167億美元收購FPGA芯片制造商Altera公司。那么這筆巨額支出如今回報(bào)如何?芯片巨頭終于打算給出答案。
現(xiàn)場可編程門陣列，簡稱FPGA，是一類可定制以執(zhí)行特定功能的集成電路。不同于僅執(zhí)行x86指令集的x86處理器，F(xiàn)PGA能夠?qū)崟r(shí)重新編程以執(zhí)行特定任務(wù)。因此前者被視為通用計(jì)算處理器，而后者則成為定制化處理器。
而Altera制定的策略非常有趣——實(shí)際上要與英特爾展開競爭。原本專門用于大規(guī)模浮點(diǎn)運(yùn)算的英特爾至強(qiáng)Phi協(xié)處理器加英偉達(dá)或AMD GPU的組合，如今正面臨FPGA的挑戰(zhàn)。
與GPU類似，F(xiàn)PGA同樣擁有兩種使用方式：內(nèi)聯(lián)與外載。內(nèi)聯(lián)表示數(shù)據(jù)在交由FPGA進(jìn)行處理前，首先通過CPU。而外載(也被稱為旁路讀出)意味著CPU被徹底排除在外，數(shù)據(jù)將直接由FPGA負(fù)責(zé)處理。
FPGA在處理特定任務(wù)時(shí)的表現(xiàn)優(yōu)于至強(qiáng)Phi或GPU
如今，英特爾方面將Altera FPGA定義為協(xié)處理器，并承認(rèn)將以某種方式與至強(qiáng)Phi展開競爭。但根據(jù)英特爾可編程解決方案部門軟件解決方案高級(jí)主管Bernhard Friebe所言，F(xiàn)PGA在面對(duì)特定任務(wù)時(shí)，表現(xiàn)優(yōu)于Phi或GPU。
他指出，“FPGA的優(yōu)勢(shì)在于，GPU適用于特定領(lǐng)域而非所有領(lǐng)域; 如果著眼于內(nèi)聯(lián)與外載使用模式，那么GPU僅限于外載。因此，F(xiàn)PGA能夠覆蓋更為廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。”
集成化解決方案以高帶寬將CPU與FPGA緊密耦合起來，而外部PCIe卡則非緊密耦合。Friebe表示，對(duì)于要求低延遲高帶寬應(yīng)用而言，這樣的集成方案非
他指出，“集成與離散之間的主要區(qū)別，在于系統(tǒng)架構(gòu)與數(shù)據(jù)移動(dòng)方式。在數(shù)據(jù)中心環(huán)境下，用戶需要運(yùn)行多種不同工作負(fù)載，而且當(dāng)然不希望被綁死在特定應(yīng)用身上。”
針對(duì)性程度越高，能夠從加速器擠出的性能余量就越大。Friebe指出，作為多功能加速器的FPGA將能夠在部分應(yīng)用程序當(dāng)中帶來出色的性能表現(xiàn)。FPGA的特性在于高度并行與可編程能力，可顯著加速并行化工作負(fù)載。此類負(fù)載具體包括數(shù)據(jù)分析、人工智能與機(jī)器學(xué)習(xí)、視頻轉(zhuǎn)碼、壓縮、安全、財(cái)務(wù)分析以及基因組學(xué)。
雙管齊下的FPGA策略
英特爾在FPGA方面采取雙管齊下的發(fā)展策略，即提供CPU-FPGA混合處理器——類似于在其桌面CPU之上集成GPU; 而Arria或Stratix品牌的FPGA設(shè)備則采用PCIe卡形式。
CPU-FPGA混合設(shè)備將基于Skylake CPU與Arria 10 FPGA，并將采用速度更快的UltraPath Interconnect(簡稱UPI)連接——即英特爾為QuickPath Interconnect(簡稱QPI)開發(fā)的繼承性方案。目前UPI的相關(guān)情況尚不清楚，只能確定其可實(shí)現(xiàn)每秒9.6 GT或者每秒10.4 GT數(shù)據(jù)傳輸速率，且由于支持每消息多請(qǐng)求而較QPI更為高效。
英特爾還提供一套完備的開發(fā)者工具集以及API，可確保利用同一套工具、加速器以及庫為集成化與離散型產(chǎn)品設(shè)計(jì)應(yīng)用。其全部由OpenCL編寫而成——這是一種類似于C的語言。
Friebe指出，“其亮點(diǎn)在于標(biāo)準(zhǔn)化與開源特性。所有投入皆兼容新一代處理器，易于遷移并為FPGA開發(fā)者提供一套抽象方案以面向更為龐大的用戶群體。”
英特爾目前還公布了一款離散卡樣品，名為可編程加速卡(簡稱PAC)，其采用Arria 10 GX FPGA，且預(yù)計(jì)將于2018年上半年推出。同樣發(fā)布演示的還有一套在Skylake一代至強(qiáng)處理器上集成FPGA的至強(qiáng)可擴(kuò)展平臺(tái)，其計(jì)劃于2018年下半年正式推出。
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