Bolehkah fpgas atau pemproses yang boleh dikonfigurasikan pergi ke arus perdana?

Salah satu trend yang paling menarik yang saya lihat dalam pengkomputeran ialah pemindahan dari CPU standard dan ke arah pemprosesan lebih banyak pada cip grafik (GPU) dan pemproses yang boleh dikonfigurasikan yang dikenali sebagai array gateable programmable (FPGAs). Fenomena ini sering dirujuk sebagai pengkomputeran heterogen.

Konsep di sini bukan GPU baru dan pemecut lain yang semakin umum dalam pengkomputeran berprestasi tinggi (HPC) atau superkomputer selama bertahun-tahun. Tetapi sejak kebelakangan ini, kami telah mendengar lebih lanjut mengenai bagaimana Intel telah menyesuaikan beberapa pakej cip pelayan untuk memasukkan FPGA selain CPU tradisional, yang bertujuan terutamanya pada penyedia pengkomputeran awan hiperscale besar yang mempunyai algoritma khusus yang boleh dijalankan sebagai arahan perkakasan pada FPGA. Ini harus lebih cepat daripada melaksanakannya sebagai perisian pada arahan CPU yang lebih umum.

Ini merupakan pemacu utama rancangan Intel baru-baru ini untuk memperoleh Altera pembuat FPGA. Ketua Pegawai Eksekutif Intel Brian Krzanich berkata beliau menjangkakan sehingga 30 peratus beban kerja awan mempunyai beberapa pecutan FPGA menjelang akhir dekad. Microsoft sudah menggunakan Altera FPGA untuk menguasai banyak perkhidmatan cloud seperti carian Bing.

Terdapat satu halangan yang besar kepada kebanyakan syarikat yang menggunakan FPGAs-atau untuk perkara GPU tersebut-dalam kes-kes pengkomputeran yang lebih tipikal: membuat perisian berfungsi serentak pada cip-cip ini bersama-sama CPU itu hanya sukar. (Untuk beban kerja korporat dan bahkan HPC, anda akan selalu memerlukan beberapa CPU; dalam aplikasi lain seperti rangkaian, syarikat perkakasan mungkin menggunakan FPGA.) Untuk pengkomputeran GPU, kami telah melihat perkara-perkara seperti CUDA Nvidia dan Khronos Standard OpenCL Kumpulan, yang membuat perkara lebih mudah, dan kami pastinya melihat banyak HPC dan algoritma mesin pembelajaran menggunakan GPU. Sekarang pembuat FPGA seperti Open Altera AlQ juga, tetapi dalam kes pengkomputeran korporat yang lebih umum, ia terbukti terlalu sukar.

Akhir-akhir ini, saya telah berbincang dengan beberapa syarikat yang berharap dapat mempermudahnya.

Bitfusion adalah permulaan yang mula-mula saya lihat di TechCrunch Disrupt; teknologinya bertujuan untuk membiarkan anda memindahkan aplikasi dari CPU ke GPU atau FPGA tanpa menulis ulang untuk setiap platform. Sebagai Ketua Pegawai Eksekutif Subbu Rama menjelaskan, pakej ini kini berfungsi dengan mencari perpustakaan sumber terbuka yang biasa digunakan oleh pemaju perisian dan menggantikan fungsi di dalamnya dengan fungsi yang boleh memanfaatkan GPU atau FPGA. Seperti yang dijelaskannya, syarikat-syarikat besar mungkin dapat menulis semula kod mereka, tetapi syarikat-syarikat di pasaran tidak boleh. Aplikasi termasuk pengkomputeran saintifik, aplikasi kewangan seperti analisis risiko dan perdagangan frekuensi tinggi, dan analisis data seperti bekerja dengan data sensor minyak dan gas.

Akhirnya, beliau berkata ini boleh berfungsi dengan mana-mana bahasa yang memanggil perpustakaan sedemikian. Beliau berkata menggantikan perpustakaan mungkin tidak begitu cekap seperti menulis kod tersuai untuk FPGA atau GPU, tetapi ia lebih mudah.

Perancangan Bitfusion untuk menawarkan produknya dalam tiga model berbeza-sebagai perisian tulen bagi syarikat-syarikat yang sudah mempunyai pemecut sendiri; pra-pemasangan pada peralatan; atau untuk aplikasi yang digunakan di awan, melalui perkongsian dengan Rackspace. Pada mulanya, ini akan menggunakan Altera FPGAs, walaupun syarikat itu mengatakan ia boleh berfungsi dengan pemproses lain juga. Rama berkata pelanggan awal menggunakannya sekarang, dengan ketersediaan awam yang dirancang dalam beberapa bulan akan datang.

SRC mengambil pendekatan yang agak berbeza. Ia telah mewujudkan "pelayan yang dapat dikonfigurasi semula" untuk agensi-agensi kerajaan sejak tahun 1999, dan kini membuat penyelesaian yang bertujuan untuk pusat-pusat data hiperscale dan operasi Web. Memanggil pelayan Saturn 1, ia adalah kartrij yang dipasangkan ke dalam casis Moonshot HP, dan SRC mendakwa ia dapat memberikan prestasi komputer yang biasanya 100 kali lebih cepat daripada reka bentuk mikropemproses tradisional. (Syarikat juga menjual sistem rak yang dipasang dan bersaiz lebih besar, biasanya untuk pelanggan yang lebih besar.)

Apa yang membuat ini berbeza adalah pengkompil khas yang dikenali sebagai Carte, yang menukarkan kod ke reka bentuk silikon yang boleh dijalankan pada seni bina FPGA, menurut CEO Jon Huppenthal. Beliau memberitahu saya SRC telah menghabiskan beberapa tahun membuat pengkompil, pada mulanya untuk pelanggan perniagaan, kerana firma itu diasaskan oleh perintis superkomputer Seymour Cray dan Jim Guzy pada tahun 90an. Satu perbezaan dalam pendekatan SRC, katanya, ialah Carte tidak dimaksudkan untuk sistem generik, tetapi lebih terikat dengan senibina SRC, yang memberikannya lebih banyak prestasi dan konsistensi. Saturn 1 menggunakan dua Altera FPGAs-satu yang menjalankan kod pengguna; yang lain yang membuat sistem berjalan dengan cepat, bersama dengan satu pemproses Intel. Pada masa ini, beliau berkata, syarikat itu adalah pada pemproses yang boleh disesuaikan semula generasi ke-12.

Ini adalah penyelesaian yang lebih mahal, yang kebanyakannya ditujukan kepada pusat-pusat pengkomputeran yang agak besar, tetapi masih lebih mudah dicapai daripada pendekatan terdahulu.

Idea menggunakan FPGA atau pemproses yang boleh dikonfigurasikan untuk lebih banyak tugas utama bukanlah yang baru. Walau bagaimanapun, ia telah mengambil masa yang lama untuk ini bahkan menjadi kemungkinan bagi pelanggan yang lebih tradisional di luar pereka perkakasan atau aplikasi ketenteraan. Pendekatan baru ini mungkin dianggap permulaan teknologi ini menjadi lebih biasa digunakan-tetapi hanya jika penambahbaikan harga / prestasi benar-benar sesuai dengan tuntutan vendor dan teknologi menjadi lebih mudah digunakan. Pendekatan baru adalah langkah ke arah itu.