如果你瞇起眼睛細看,會發(fā)現(xiàn)一個現(xiàn)代的FPGA看起來像是一個可編程邏輯器件與開關(switch)ASIC和SoC的雜交。正如今天的架構,F(xiàn)PGA某種程度上體現(xiàn)了服務器節(jié)點內(nèi)部、數(shù)據(jù)中心集群之間以及自身的計算異構性。FPGA的門中嵌入了內(nèi)存,可以根據(jù)需要進行計算,也可以使用DRAM和HBM內(nèi)存,這是CPU所不能做到的。
人們總是傾向于在任何CPU或SoC上集成盡可能多的硬編碼內(nèi)容,以消除組件之間的延遲和獨立創(chuàng)建它們的成本。這就是為什么CPU很早就集成了緩存和主內(nèi)存控制器(DDR或HBM)、PCI-Express外圍設備和以太網(wǎng)網(wǎng)絡接口的層次結(jié)構,并逐漸從服務器主板轉(zhuǎn)移到裸片上。這也是為什么Arm內(nèi)核,互連SerDes, DDR和HBM內(nèi)存控制器,和各種其他組件的硬塊現(xiàn)在成為面向數(shù)據(jù)中心的FPGA的一部分的原因。但是,這種集成可能會走得太遠,導致針對特定工作負載的過度設計,而且所有工作負載的成本都更高,因為每個人最終都要支付一些暗硅稅。
無論哪種方式,都很難找到合適的平衡點,顯然,每個人都很難在明亮的光線下說出異質(zhì)性。在我們最近于San Jose的Glass House舉辦的下一屆FPGA平臺活動中,打破這種平衡是我們討論的話題之一。我們與英特爾(Intel)網(wǎng)絡和定制邏輯組的FPGA和電子產(chǎn)品銷售副總裁兼總經(jīng)理Patrick Dorsey;Xilinx首席技術官Ivo Bolsens;Achronix負責產(chǎn)品規(guī)劃和業(yè)務開發(fā)的副總裁Manoj Roge坐在一起,討論設備集成的推動和拉動以及主要FPGA制造商所做的觸摸平衡操作。
“這個問題問得好,在座的很多人都知道,Altera與英特爾有長期的合作,目的是將Xeons和FPGA放在同一封裝中。”Dorsey說,我們提醒他,我們認為集成Xeon-FPGA是一個有趣的項目。“其中一個挑戰(zhàn)是,你整合了什么?當你整合時,你放棄了什么?”我們看到的一件事是,靈活性很重要,我們從事的是靈活性業(yè)務,我們制造FPGA,它不僅在芯片方面很重要,而且在系統(tǒng)層面也很重要。選擇哪種FPGA和哪種Xeon具有很大的價值,有時集成時會破壞價值。會發(fā)生的。您之所以要創(chuàng)造價值,是因為外形尺寸變小了,功耗降低了,而接口可以優(yōu)化,因此性能得到了提高。這是一個權衡。我和我在這里的同行們已經(jīng)做了25年了,現(xiàn)在發(fā)生的偉大的事情是技術使選擇成為可能。所以在系統(tǒng)的多個層面上,異構是一個選擇,我們可以利用現(xiàn)有的封裝技術和接口做很多事情。”
Xilinx沒有自己的數(shù)據(jù)中心處理器,除了它嵌入在設備上的Arm核心,比如去年宣布的最新的“Everest”FPGAs,但是Bolsens同意這種異質(zhì)性的分形層次結(jié)構是現(xiàn)代分布式系統(tǒng)以及FPGAs本身的一個重要方面。
“異構是FPGA的一個價值主張,所以我們不應該把它看作是一個問題,而是一個機會,”Bolsens解釋說。說了這么多,如果你考慮一下什么是FPGA,首先它有一個非常通用的、可編程的交換互連,它允許你將功能沉浸到互連中,而不會破壞你的體系結(jié)構。因此,您可以在基于交換機的互連中引入多種功能。因此,從這個意義上說,在一個FPGA中集成硬件構建塊比在許多其他應用程序中要更透明一點。”
FPGA本身和使用它們的系統(tǒng)面臨的真正挑戰(zhàn)是計算、存儲和網(wǎng)絡的比例。Bolsens說,F(xiàn)PGA的制造商可以從數(shù)據(jù)中心的高層學到一些經(jīng)驗,在數(shù)據(jù)中心,組件被分解,然后進行實時重組,最后應用到FPGA設備級別。
首先,根據(jù)Achronix的說法,您需要適合該任務的正確計算組件。“但我們的方法略有不同,”Roge說。“我們專注于構建最好的FPGA架構,并解決了傳統(tǒng)FPGA架構中的一些瓶頸,采用了片上網(wǎng)絡結(jié)構,非常注重設計的簡便性和易用性。”在形式方面,我們支持獨立的FPGA或小芯片,甚至是單片集成電路,并且我們讓客戶為正確的方法選擇正確的外形尺寸。我做FPGA產(chǎn)品規(guī)劃已經(jīng)很多年了,你必須把幾百個用例映射到流片上,而且很難把它們正確地結(jié)合起來。”
一些大的FPGA制造商目前已經(jīng)擁有小芯片,而有些則在摩爾定律開始放慢速度時會做到,如果你想知道他們是怎么說的,你必須看一下上面的視頻。這為擁有具有不同功能的廣泛的FPGA設備陣列提供了巨大的潛力,并且只增加了增量成本。我們還討論了數(shù)據(jù)中心級FPGA的關鍵硬件創(chuàng)新。
責任編輯:tzh
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