灵活的FPGA为数据中心升级带来无限可能

“世界变得越来越智能和互联，包括数据中心，云计算等都在进行伟大的变革，这同时也给我们带来了全新挑战，基础设施方面必须要做出调整，才能够满足这些需求和挑战。”英特尔公司可编程解决方案事业部FPGA软件解决方案高级总监费熊健（Bernhard Friebe）表示。“从我个人来说，能够投身于这个时代，见证划时代的变迁,倍感兴奋。而从我从事的FPGA行业来说，这项技术会给数据中心的变革带来了很重要的变化。”

      英特尔公司可编程解决方案事业部FPGA软件解决方案高级总监费熊健（Bernhard Friebe）

FPGA的特性有助于客户创造更多可能

随着数据中心的需求不断改变，在基础架构方面，越来越多的异构计算崛起，因为针对不同需求，需要不同的处理单元，费熊健表示，目前异构计算主要包含三个方面，分别为CPU、ASIC专用加速器以及FPGA。无论是FPGA还是ASIC，都可以并行处理，从而降低功耗实现更低延迟。

异构架构中不同处理器所担当的不同职责

而相比较ASIC，FPGA更加灵活，“当数据中心出现了一些新的工作负载要求，新的标准要求，或者来自云端的新需求，都可以实时调整并定制FPGA模块。”正因为FPGA的灵活特性，“可以通过软件编程全面发挥硬件性能。”费熊健表示。不久之前的微软Project Brainwave项目，就是基于 FPGA 的低延迟深度学习云平台。微软官方测评显示，当使用英特尔的 Stratix 10 FPGA，Brainwave 不需要任何 batching 就能在大型 GRU （gated recurrent unit）达到 39.5 Teraflops 的性能。

实际上除微软外，亚马逊以及国内诸如百度，阿里，腾讯等企业，都在利用FPGA进行系统优化。

      FPGA都可以用在哪些方面

费熊健表示，采用Intel FPGA，SWARM64可以实现5倍的实时数据分析，2倍于传统数据仓储效益以及3倍的存储压缩效率。根据SWARM64官方预测，通过使用FPGA加速，能够在三年时间里节省40%的成本。

此外，在基因测序中，Broad研究所同Intel合作，开发出基因分析的工具包，利用FPGA的高性能并行处理能力，可以将Pair-HMM算法能力提高50倍，总业务效率提高1.2倍。

而专注于存储加速以及NVMe市场的ATTALA，采用FPGA之后，可以实现相比较传统存储方式，降低57%至72%的延迟。

英特尔能给客户带来什么

“英特尔能够帮助第三方的开发人员或者是内部的开发人员，包括企业的服务供应商用好FPGA的加速功能。我们也会帮助应用的用户，非常容易地用好FPGA进行开发。此外我们也能提供私有云和公有云之间的无缝迁移。”费熊健说道。

      英特尔未来的虚拟化构想

“具体到中国而言，英特尔一直和中国开放数据中心委员会合作，从成立之初就担任了委员会技术顾问，而在最新的天蝎座3.0中，FPGA已经纳入进来。”

“英特尔刚刚公布了面向至强CPU和FPGA的加速堆栈解决方案，其中包括了一系列的元素，既可以帮助应用开发人员去使用FPGA，同时也能够帮助数据中心和运营者为服务器嵌入FPGA。”费熊健表示：“这种多层次架构最底层是FPGA和CPU，上面是包含OPAE在内的加速环境，OPAE为开放可编程的加速引擎，这样一个引擎可以在低层次上提取一些相应的驱动，用户自己就能控制。”

“对于开发人员来说，拥有统一的交互界面，而不用管底层是什么种类的CPU或者FPGA，这样可以给用户带来最大效率的生产力。另外，他们也可以根据自己的习惯使用的一些行业标准或框架，跟我们这一系列标准库去配合使用。最后，直接把这种加速堆栈嵌入到数据中心或者云基础设施中，把FPGA当作一个计算资源。”费熊健总结道。

而针对云用户来说，如果希望用到FPGA加速，只要简单地做一个liberal report，调用一个库，软件他就可以直接接收请求并发送至计算模块，生成一个虚拟机跑相关应用。实际上这是一个非常强大的功能，因为对于最终用户来说，他要做的只是一个命令，但得到的确是强大的FPGA加速处理能力。

      采用FPGA的云计算框架

费熊健表示，正因为FPGA模块功能实现了标准化，所以对于数据中心的操作人员来说，在不同硬件平台上进行迁移变得非常容易。

“我们为了让FPGA能够更方便地使用，做了很多相关努力，使他可以容易地嵌入到数据中心和云环境当中，做了大量包括开源社区，开源机构，以及加速堆栈等方面的投资。”费熊健说。