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可重配置加速

开发并部署云级平台

云数据中心正在发生变化。 今天的 CPU 一直无法满足当前计算密集型应用(如机器学习、数据分析和视频处理等)的需求。加上网络与存储方面日益明显的瓶颈,云服务供应商转而采用加速器来提高其云数据中心的整体吞吐量和效率。

亚马逊、微软和百度等大型云端服务供应商已宣布在其超大规模数据中心部署 FPGA 技术,推动其服务业务在竞争极为激烈的市场不断发展。FPGA 能与高度灵敏的云计算环境形成全面互补,因为它们不仅可编程性,而且还能针对任何新应用或新算法进行硬件优化。 

随着时间的推移,FPGA 可重配置及可再编程的固有能力或许是其在快速发展领域中的最大优势。FPGA 可利用动态重配置,在不到一秒的时间内针对不同设计快速变化,从而可针对新的工作负载进行硬件优化。 因此,Xilinx FPGA 能提供复杂多变超大规模应用所需的灵活性、应用广度和功能速度,这是 CPU 和定制 ASIC 无法实现的。 

Xilinx 在数据中心领域的发展势头

客户— 七大超大规模云服务公司有 3 家部署了 Xilinx FPGA,其中包括百度,百度已于 10 月宣布在数据池中设计了 Xilinx UltraScale™ FPGA,以加速机器学习推断。

合作伙伴 - 高通IBM 宣布与 Xilinx 开展数据中心加速战略合作。 与 IBM 的合作已形成存储及网络加速框架 CAPI SNAP,其可帮助开发人员更便捷地使用 Xilinx FPGA 加速 NoSQL 等应用。

标准领导地位 - Xilinx 一直引领着智能高速缓存一致性互联CCIX 开发的产业计划。  Xilinx 于 2016 年 5 月与 AMD、ARM、华为、IBM、Mellanox 和高通联合成立了 CCIX,5 个月来该计划的成员数量已是成立之初的 3 倍

面向数据中心的软件定义工具与产品 -SDAccel™ 开发环境于 2014 年发布。  2016 年 11 月, Xilinx 披露采用高带宽存储器 (HBM) 和 CCIX 技术的新型 16nm Virtex UltraScale+ FPGA 细节。

APP 与库

产品 供应商 加速 vs. CPU
压缩 基于 FPGA 的 GZIP 压缩 2.3x
数据分析 搜索与分析工具套件
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90x
数据分析 Elasticsearch
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90x
数据分析 Postgress 数据库加速,执行现有的 Postgres SQL 查询 2x-3x
数据分析 世界最快的分布式缓存 9x
金融计算 高性能 Monte Carlo 选项定价仿真 42x-540x
基因组学 DRAGEN 完整套件 — 新一代测序的超快速分析 — 外显子组 90x
基因组学 DRAGEN 完整套件 — 新一代测序的超快速分析 — 基因组
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90x
基因组学 NGS 参考基因组汇编 100x
图像处理 WebP 图像编码,经过优化,可在 Web 上实现更快更小的图像 6.5x-14.2x
机器学习 Descartes 高效语音识别引擎(使用 LSTM)
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时延:F1 15.07 (ms)、cuDNN(P4 上)38.58 (ms)、CPU 118.31 (ms)
机器学习 加速的 Apache Spark MLlib 25x
机器学习 图像分类神经网络推断 100x-500x
机器学习 二值化神经网络助力实现深度学习推断 800x
机器学习 机器学习推断套件(Tensorflow、Caffe 和 MXNet) 2x-10x
计算 高性能 GEMM、SPMV N/A
安全 Hyperion 10G RegEx 文件扫描 N/A
安全 可实现硬件加速 RSA 工作的 AMI N/A
工具 3D 渲染、数字识别、垃圾邮件过滤器和面部检测 NA
工具 FireSim Demo v.1.0、FPGA 加速硬件仿真 N/A
工具 Merlin C/C++ Compiler AMI N/A
工具 面向 FPGA 设计的 InTime 自动优化软件
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N/A
工具 面向 FPGA 及嵌入式开发的可视化系统集成器 N/A
视频 NGCodec HEVC/H.265 Encoder D01
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10x
视频 FPGA 加速的 HEIF 至 JPEG 代码转换器、HEVC 解码器 N/A
开发板 类型
供应商
Virtex UltraScale+ FPGA VCU1525 加速开发套件 开发人员评估 Xilinx
Kintex UltraScale FPGA 加速开发套件 开发人员评估 Xilinx
Bittware PCIe 板
生产
Bittware
Alpha Data ADM-PCIE-KU3 生产 Alpha Data
Alpha Data ADM-PCIE-7V3 生产 Alpha Data
COTS PEA-C8K0-060
生产
COTS
COTS PEA-C8K0-040 生产 COTS
Semptian NSA-120 加速卡 生产 Semptian
存储加速卡 (NVMeoF) 生产 Fidus

可重配置的云加速

如今,计算需求呈指数级增长,CPU 技术无法跟上发展步伐,云计算及数据中心架构正朝着加速计算的方向发展。加速器不仅支持基于 CPU 的架构,同时还可实现高性能和高功率效率。

FPGA 不仅可在一系列广泛的应用中实现 10 倍的加速,而且还可重新配置,完美符合现代数据中心不断变化的工作负载要求。

Xilinx UltraScale™ 和 UltraScale+ FPGA 在加速性能方面比其它任何 FPGA 都领先整整一代,为硬件及应用开发人员助力于世界最大、最具创新性的云计算服务领域。

 

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Alibaba Cloud F2 实例  
现已在中国市场推出

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百度 FPGA 云服务器
现已在中国市场提供测试版

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华为 FPGA 加速云服务器 (FACS)
现已在中国市场提供测试版

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Nimbix FPGA 实例与开发环境
全球供应

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腾讯 FPGA 云服务器
现已在中国市场提供测试版

面向 OpenCL™、 C 和 C++ 的 SDAccel™ 开发环境利用 FPGA 将数据中心单位功耗性能提升高达 25 倍。作为 SDx™ 系列的成员,SDAccel 是首个面向 OpenCL、 C 和 C++进行架构优化的编译器,并结合了#库、开发板,可在FPGA上实现类似 CPU/GPU 的开发运行体验 。了解更多信息,敬请访问 SDAccel 专区

sdaccel-cpu

技术文档

资源

加速资源  说明
FPGA 初创公司为融合超大规模推断筹资 本文主要讨论基于 FPGA 的架构,该架构主要面向初创型公司 DeePhi Tech 提供的高效可扩展机器学习推断。
ESE:在 FPGA 上提供稀疏 LSTM 的高效语音识别引擎 FPGA2017 最佳论文奖得主以一款 FPGA 加速的高效语音识别引擎实现了突破性成果,该引擎与 CPU 相比,可实现 43x 的性能,40 倍的单位功耗性能;与 GPU 相比,可实现 3 倍的性能和 11 倍的单位功耗性能。
在电源系统上使用 FPGA 加速的低功耗机器学习 本次讨论会将概要介绍 FPGA 加速如何为图像识别等机器学习工作负载改善电源系统。
在深度流水线 FPGA 群集上实现高能效 CNN 本白皮书将介绍深度流水线多 FPGA 架构,其可扩展设计空间,实现最佳性能及能源效率。
从模型到 FPGA 的软硬件协同设计实现高效神经网络加速 本次讲演主要讨论  FPGA 的使用以及神经网络加速的趋势。
百度采用 FPGA 方案显著加速 SQL 本文讨论百度采用 FPGA 应对大数据挑战的方案。
SDA:通用大数据分析系统的软件定义加速器 本次讲演讨论百度通用大数据分析系统的软件定义加速器。
SDA:大型 DNN 系统的软件定义加速器 本文包括作者所做会议报告的一系列幻灯片,这些报告涉及具体特性、系统设计与架构、处理功能以及百度一系列软件定义加速器产品 (SDA) 的目标市场,主要面向大型深度神经网络 (DNN) 系统。
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