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隨著3G和4G的發(fā)展，移動網(wǎng)絡(luò)速度不斷提升，為移動互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)帶來了良好的發(fā)展條件，但同時帶來的爆炸式數(shù)據(jù)流量增長對運營商形成了巨大的壓力，傳統(tǒng)的擴容方式就是不斷增加X86服務(wù)器，以應(yīng)對巨大的用戶訪問需求，但是增加服務(wù)器隨之帶來的能源損耗讓運營商不堪重負，電費成為最大的運營成本。因此，數(shù)據(jù)中心運維人員不得不尋求更高性能的服務(wù)器。
移動互聯(lián)網(wǎng)的春天，FPGA新的市場機遇
隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)中心運維人員采用通過易于編程的多核CPU和GPU來開發(fā)應(yīng)用，但CPU和GPU都遇到了單位功耗性能的瓶頸--當(dāng)增加高分辨率視頻、圖像識別、深度包檢測以及并行算法處理等特殊要求時，就很難讓帶有標準CPU或GPU的PCI Express開發(fā)板將功耗預(yù)算保持在25瓦以內(nèi)。研究發(fā)現(xiàn)，基于FPGA的應(yīng)用加速想比CPU/GPU實現(xiàn)方案，單位功耗性能可提升25倍，而時延則縮短了50到75倍，與此同時還能實現(xiàn)出色的I/O集成（PCIe、DDR4SDRAM接口、高速以太網(wǎng)等）。換言之，F(xiàn)PGA 能在單芯片上提供高能效硬件應(yīng)用加速所需的核心功能，并同時提供每個開發(fā)板目標功耗低于25W的解決方案。
FPGA大幅提升了硬件加速的單位功耗性能
FPGA的優(yōu)勢固然明顯，但是負責(zé)數(shù)據(jù)中心運維人員基本全部為軟件工程師，他們對FPGA的硬件知識高度缺乏，如果他們想通過FPGA實現(xiàn)自己想要的功能，首先需要編寫程序，然后讓硬件工程師轉(zhuǎn)化為硬件開發(fā)語言才能夠?qū)崿F(xiàn)，這在無形中增加了開發(fā)成本，同時加長了開發(fā)周期，讓軟件工程師直接控制FPGA成為很多運營商的當(dāng)務(wù)之急。
軟件工程師也能玩轉(zhuǎn)FPGA
軟件工程師是否要一直受制于硬件知識匱乏的不足？答案是否定的。近日，賽靈思在2014國際超算大會上推出了針對OpenCL、C和C++的SDAccel開發(fā)環(huán)境，這款軟件帶有用于代碼開發(fā)、特性分析與調(diào)試的Eclipse集成設(shè)計環(huán)境（IDE），可提供類似于CPU/GPU 的工作環(huán)境，開發(fā)人員可以快速上手應(yīng)用。賽靈思公司亞太區(qū)銷售與市場副總裁楊飛介紹，SDAccel具有三大優(yōu)勢：第一，首款針對OpenCL、C和C++的架構(gòu)優(yōu)化編譯器；第二，在FPGA上首次實現(xiàn)完全類似CPU/GPU的開發(fā)體驗；第三，在FPGA上首次實現(xiàn)完全與CPU/GPU的運行時間體驗。
SDAceel提供OpenCL、C、C++編譯能
楊飛強調(diào)，借助SDAccel，開發(fā)人員能夠使用其熟悉的工作流程優(yōu)化應(yīng)用，而且即便之前沒有FPGA使用經(jīng)驗，也能受益于FPGA平臺的優(yōu)勢。集成設(shè)計環(huán)境（IDE）不僅可提供編碼模板和軟件庫，而且還能對各種開發(fā)目標進行編譯、調(diào)試和特性分析，如在X86平臺上仿真、使用快速仿真進行性能驗證以及在FPGA處理器上進行本地執(zhí)行等。IDE可在數(shù)據(jù)中心用FPGA平臺上執(zhí)行應(yīng)用。該平臺配套提供面向所有支持開發(fā)目標的自動儀器插入功能。此外，SDAccel還經(jīng)過精心設(shè)計，使CPU/GPU開發(fā)人員能夠輕松將其應(yīng)用遷移到FPGA上，同時還可在他們熟悉的工作流程中維護和復(fù)用OpenCL、C和C++代碼。SDAccel環(huán)境包括編程器用IDE、基于C語言的FPGA優(yōu)化庫，以及數(shù)據(jù)中心用現(xiàn)成商用（COTS）平臺。
SDAccel開發(fā)平臺
SDAccel庫包括用于高性能低功耗實現(xiàn)方案的內(nèi)置OpenCL函數(shù)、DSP、視頻以及線性代數(shù)庫。針對特定領(lǐng)域加速，賽靈思聯(lián)盟合作成員Auviz Systems提供了精心優(yōu)化的OpenCV和BLAS OpenCL兼容型軟件庫。FPGA加速卡的第三方合作商有Alpha Data、Convey、Pico Computing，預(yù)計2015年年初還將增加新成員。第三方合作商不屬于賽靈思公司，他們在賽靈思FPGA硬件基礎(chǔ)上開發(fā)應(yīng)用方案。
FPGA可實現(xiàn)動態(tài)重加載
只有SDAccel能夠支持帶有多個程序和類似CPU / GPU按需可加載計算單元的應(yīng)用。與CPU/GPU類似，SDAccel對于FPGA解決方案的獨特之處，在于能夠保持程序轉(zhuǎn)換過程中的系統(tǒng)正常工作。SDAccel是業(yè)界唯一能夠創(chuàng)建可在應(yīng)用運行過程中加載新加速器內(nèi)核的FPGA計算單元的環(huán)境。 在整個應(yīng)用執(zhí)行過程中，存儲器、以太網(wǎng)、PCIe和性能監(jiān)控器等關(guān)鍵系統(tǒng)接口和功能均保持工作狀態(tài)。即時可重配置的計算單元可讓多個應(yīng)用共享FPGA加速器。
據(jù)統(tǒng)計，軟件從業(yè)者是硬件從業(yè)者的幾十倍，賽靈思開發(fā)SDAccel的目的不僅擴大了市場范圍，更重要的是為軟件工程師提供了便捷服務(wù)。移動互聯(lián)網(wǎng)飛速發(fā)展，大數(shù)據(jù)紛飛，云計算如雷貫耳，高通日前宣布進入服務(wù)器領(lǐng)域（高通服務(wù)器芯片，會重演英特爾的歷史命運嗎？），直接對抗X86架構(gòu)，孰勝孰負有待分曉，不管誰會稱霸服務(wù)器市場，F(xiàn)PGA的重要角色都不可或缺，“FPGA不是要代替服務(wù)器，而是輔助服務(wù)器提高運行速度，降低功耗?！睏铒w補充，“賽靈思的業(yè)務(wù)模式是軟件幾乎免費，只象征性收費，這對于用戶來說可以節(jié)省更多成本?！?/p>
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