、賽靈思公司戰(zhàn)略與市場營銷高級副總裁 Steve Glaser 與賽靈思云計(jì)算戰(zhàn)略市場開發(fā)總監(jiān) Andy Walsh 就賽靈思 FPGA 芯片在數(shù)據(jù)中心的主流應(yīng)用與記者展示了座談。

—— 董培欣，ZD至頂網(wǎng)服務(wù)器頻道

Steve Glaser 首先向大家介紹了賽靈思在數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)里完成的一些里程碑事件。包括與 IBM、高通的聯(lián)手合作，也包括百度亞馬遜等超大型數(shù)據(jù)中心的成功應(yīng)用，同時(shí)還包括賽靈思為加速 FPGA 在“超七大”數(shù)據(jù)中心中的主流應(yīng)用而不斷推出的產(chǎn)品、工具，以及在行業(yè)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)方面的先鋒地位。

照片人物：賽靈思公司戰(zhàn)略與市場營銷高級副總裁 — Steve Glaser

Andy Walsh 則向我們具體介紹了 SC2016 （全球超算大會(huì)）上賽靈思重磅推出的可重配置加速堆棧（Reconfigurable Acceleration Stack）， 通過一系列的數(shù)據(jù)展示了這一堆棧對加速賽靈思 FPGA 在超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心中主流應(yīng)用重要意義。

照片人物：賽靈思云計(jì)算戰(zhàn)略市場開發(fā)總監(jiān) — Andy Walsh

賽靈思 FPGA 在數(shù)據(jù)中心的典型應(yīng)用

通過 Andy walsh 的介紹我們可以了解，全球七大超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心公司中，已經(jīng)有多家開始采用賽靈思的 FPGA 產(chǎn)品。

在百度，賽靈思 FPGA 被運(yùn)用到機(jī)器學(xué)習(xí)和一些汽車方面的應(yīng)用之中，賽靈思 FPGA 的資源池化能力，協(xié)助百度將序列數(shù)據(jù)的分析能力提升到以前的 10 倍。

在微軟，在數(shù)據(jù)中心的每個(gè)服務(wù)器節(jié)點(diǎn)都將進(jìn)行 FPGA 的部署，用來加速網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)加密以及進(jìn)行流量負(fù)載均衡。

上個(gè)月，亞馬遜也宣布了采用賽靈思 FPGA 的 F1 計(jì)算實(shí)例，滿足用戶在數(shù)據(jù)分析、視頻、安防、機(jī)器學(xué)習(xí)方面的應(yīng)用需求。

還有一些走在科技前沿的小型企業(yè)，例如深鑒科技，也在通過運(yùn)用賽靈思 FPGA 產(chǎn)品，使得機(jī)器學(xué)習(xí)推斷效率得到最大的提高，完善神經(jīng)系統(tǒng)模型的訓(xùn)練，加速低精度數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)分析。

賽靈思FPGA的技術(shù)優(yōu)勢

機(jī)器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)分析、視頻處理、存儲(chǔ)壓縮以及虛擬網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸，這是超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心客戶最關(guān)心的幾個(gè)重要工作負(fù)載，也是通過 FPGA 可以加速完成的典型工作負(fù)載。

圖1：FPGA 方案與服務(wù)器 CPU 效率對比

通過賽靈思所提供的相同單位功耗下賽靈思 FPGA 與服務(wù)器 CPU 性能對比中可以了解。在相同功耗下，賽靈思 FPGA 的機(jī)器學(xué)習(xí)處理能力是 CPU 的 11 倍、數(shù)據(jù)分析 SQL 查詢能力是 CPU 的 33 倍、視頻轉(zhuǎn)碼和存儲(chǔ)壓縮能力可以達(dá)到 40 倍，云計(jì)算數(shù)據(jù)中心中最重要的虛擬網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸能力也可以達(dá)到 CPU 處理性能的 23 倍。

圖2：FPGA 加速方案與服務(wù)器 CPU 方案實(shí)物對比

光用數(shù)字對比，效果并不明顯，在接下來的介紹中，Andy Walsh 具體對比了在加速機(jī)器學(xué)習(xí)和數(shù)據(jù)分析時(shí)相同性能的至強(qiáng) CPU 與池化 FPGA 產(chǎn)品的成本、功耗與空間對比。賽靈思提供的數(shù)據(jù)顯示，一臺采用雙路至強(qiáng) CPU、16 個(gè)池化 FPGA 的服務(wù)器所提供的加速機(jī)器學(xué)習(xí)和數(shù)據(jù)分析處理能力，需要 24 臺雙路至強(qiáng)服務(wù)器才能進(jìn)行滿足。FPGA 與至強(qiáng)服務(wù)器的系統(tǒng)成本為 1:10、功耗為 1:12、機(jī)架空間占用為 1:12。綜合對比下，賽靈思的池化 FPGA 產(chǎn)品的使用成本僅是雙路至強(qiáng)服務(wù)器的 1/10。

FPGA將加速數(shù)據(jù)中心硬件架構(gòu)變革

目前數(shù)據(jù)中心的硬件架構(gòu)還是以 x86 至強(qiáng)服務(wù)器為主體。做為一款通用型處理芯片，x86 的適用性方面依占據(jù)無可比擬的技術(shù)優(yōu)勢。但是在當(dāng)前云計(jì)算軟件定義技術(shù)的沖擊下，x86 架構(gòu)在機(jī)器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)分析、視頻處理、存儲(chǔ)壓縮以及虛擬網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸中的處理性能問題開始凸顯。由此產(chǎn)生了投入成本過高、運(yùn)營維護(hù)龐雜以及橫向擴(kuò)展無力等一系列問題。因此，在數(shù)據(jù)中心中開始探索采用 GPU、FPGA 等產(chǎn)品來協(xié)助高性能運(yùn)算、視頻處理、虛擬網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)葢?yīng)用的技術(shù)實(shí)施。

賽靈思正是把握了這種技術(shù)動(dòng)向，推出可重配置加速堆棧方案，可以幫助全球最大的云端服務(wù)供應(yīng)商們快速開發(fā)和部署加速平臺。專門針對云級應(yīng)用而設(shè)計(jì)的基于 FPGA 的賽靈思可重配置加速堆棧，包括庫、框架集成、開發(fā)板并支持 OpenStack。通過賽靈思 FPGA，該可重配置加速堆棧方案提供了業(yè)界最高的計(jì)算效率：比 x86 服務(wù)器 CPU 高出 40 倍；比競爭型 FPGA 方案高出 6 倍。

此外，賽靈思還正在致力于 FPGA 產(chǎn)品的通用性和普及性方面的工作。多年來，阻礙賽靈思 FPGA 廣泛應(yīng)用的最大障礙就是只有硬件工程師才能實(shí)現(xiàn)的硬件語言編程模式，把占據(jù) 80% 以上的軟件和系統(tǒng)級工程師擋在了門外。賽靈思通過推出 SDx 軟件定義的設(shè)計(jì)環(huán)境系列，為來自不同應(yīng)用領(lǐng)域的大量的軟件和系統(tǒng)級工程師打開了硬件創(chuàng)新的大門。

據(jù)介紹，目前 SDx 產(chǎn)品庫目前已經(jīng)積累了一千多個(gè)產(chǎn)品應(yīng)用，這些產(chǎn)品在使用時(shí)，已經(jīng)無需經(jīng)過深層次的 FPGA 開發(fā)或硬件編程即可應(yīng)用。所以在數(shù)據(jù)中心和云計(jì)算這樣的領(lǐng)域，賽靈思 FPGA 可以通過合適的庫、合適的 openstack 環(huán)境來支持高層次的框架，這些應(yīng)用的開發(fā)人員就不需要 FPGA 方面的專業(yè)知識。并且在嵌入式市場，賽靈思 FPGA 可以支持 C/C++ 軟件定義的開發(fā)環(huán)境。預(yù)計(jì)在今后五年時(shí)間內(nèi)，賽靈思的用戶數(shù)量將是現(xiàn)在的 5 倍（從 50000 到 250000），而且主要是軟件和系統(tǒng)工程師，而不是像過去那樣主要是 FPGA 和硬件工程師。FPGA 的應(yīng)用普及程度和應(yīng)用困難度也都會(huì)顯著的降低，相信到時(shí)候，數(shù)據(jù)中心由 x86 一統(tǒng)天下的硬件架構(gòu)格局也會(huì)因此而發(fā)生重大改變。