近日，英特尔PSGIFTD媒体见面会召开。会议主题为“英特尔FPGA：加速构建智能互联世界”。英特尔可编程解决方案事业部副总裁兼客户体验事业部总经理RinaRaman在会上分享了FPGA技术、FPGA技术的主要应用以及英特尔FPGA技术的特点。在万物互联的世界中，数据需求呈指数级增长，预计2020年将全面爆发，如下图：据统计，目前互联终端数量为80亿，到2020年将达到500亿。因此，未来这些连接到互联网的终端数量将高于现在需要的带宽。这时候，数据中心就会连接到终端，形成一个良性循环，而物联网的发展会加速这个循环，让网络不得不以更高的速度处理更多的数据，而数据中心还需要做更复杂的任务。计算，处理更大的数据级别，嵌入式终端和设备也做很多本地计算。此外，数据中心还需要应对更具挑战性的负载，比如大数据分析、机器学习等，进而会在整个周期内产生很多数据瓶颈和计算热点，让CPU无法单独处理。FPGA（FieldProgrammableGateArray，现场可编程门阵列）就是为解决这些问题而诞生的。它的优点是使用FPGA的系统设计不会被锁定，开发时间大大缩短，比一些专用硬件更灵活。性别。FPGA具体能做什么？FPGA瞄准全球应用最早、变革最多的六大市场：5G无线通信、雷达与航天、网络变革、云计算、智慧城市和无人驾驶汽车。这些市场面临着连接数量急剧增加和计算复杂度增加的挑战，而FPGA可以帮助我们很好地应对这些挑战。例如，对于5G网络，FPGA可以加速MIMO天线和基带信号处理、安全等可能制约发展的网络功能的计算。在航空领域，特别是雷达处理以确保通信安全，存在挑战，包括波速整形和滤波以及机器学习等更多算法，传统上我们必须使用更快的CPU和DSP芯片阵列，或者使用ASIC专用集成电路来处理它。但是，通过使用FPGA，我们可以加速数字处理和机器学习的一些任务，这使得我们整个架构更加简单，开发环境更加统一。随着无人驾驶汽车的发展，会对性能有很大的需求，加上在算法和力方面有很大的不确定性，所以我们看到可能会有计算孤岛，每个Silos可能都有自己的硬件和开发环境，这对制造商来说可能是不可持续的。FPGA可以在以下两个领域发挥非常关键的作用：一个是本地计算，比如传感器和融合，另一个是深度学习计算。此外，在智慧城市领域，现代化进程中不断涌现出许多计算孤岛，如交通管理系统、照明管理系统、停车管理系统、安防摄像头等。Intel的CPU加FPGA可以替代这些专有架构，可以提供一些本地计算、连接和分析等能力，只需要加速几个关键功能。此外，在云环境中，工作负载会动态变化，甚至这些工作负载的组成也会快速变化。一些工作负载需要的性能即使在合理的功耗水平下也难以实现。这时候就需要服务器卡上有一些特殊的芯片或者GPU专门做并行计算，或者网络加速器来处理协议和安全流量卸载。还有用于搜索加速和深度学习的视频解码器或ASIC专用集成电路。然而事实上，服务器上并没有空间，也没有足够的电力来支持所有这些芯片。因此，一些云服务提供商和数据中心架构师开始转向英特尔最先进的FPGA。该产品与IntelXeonCPU良好对接，为搜索、计算、加密、数据包处理和机器学习提供硬件加速。FPGA在现实生活中的应用实践FPGA在现实生活中的实际案例很多。RinaRaman这次给我们介绍了两大案例：数据库加速、基因测序和数据库加速。现在关系数据库其实无处不在，数据分析就变得至关重要，不管是电商还是广告，数据分析对大家来说都是最重要的。Swarm64是英特尔的合作伙伴。它使用我们最新的FPGA来处理大量并行数据，实现了良好的吞吐量、更好的能耗和更高的性能。Swarm64，一个可扩展的数据加速器，是一个无缝插件，可以让我们一些常用的数据库处理一些高速大数据，无论是在云端还是在现场，它都可以支持任何配置。另外，这也是内联加速的一个很好的例子，我们可以在将数据存储到数据库之前对其进行压缩和处理。可以看出，分析能力是上一代的5倍，数据仓库能力是上一代的2倍，存储压缩能力是上一代的3倍。基因测序基因测序，我们可以看到数据量很大很复杂，分析能力基本跟不上，所以很多研究项目被迫延期。为此，英特尔与布罗德研究所联合开发了一款名为遗传分析的工具GATK，这是??一个由布罗德研究所开发的用于遗传分析的软件工具包，主要用于高通量测序数据的分析。英特尔帮助BroadInstitute将其Pair-HMM加速50倍，全通道容量提升2.2倍，助力DNA测序实现重大突破。NVMe代表非易失性存储器规范。它针对NVND闪存和下一代固态存储技术。这也是内部硬件加速的一个例子。数据不是在软件中处理，而是通过FPGA在硬件中处理和加速，然后进入EthernetFabric，这种基于FPGA的解决方案与我们之前的解决方案相比，可以将读写速度的延迟降低57-72%。英特尔提供了一系列产品。可以看到，最新的Stratix10产品已有样品，Arria10终端系列产品已经全面量产，Cyclone10和Max10已经大批量出货，如下图：FalconMesa：下一个-一代FPGA产品下一代FPGA产品称为FalconMesa，是英特尔基于10纳米工艺的新一代新一代FalconMesa产品。“可以看出它采用了Intel的10nm制程工艺，基于全球最先进的FinFET制程技术，这是我们第二代采用HyperFlex架构的产品，也是第二代基于EMIB的异构SIP。EMIB其实就是Intel接口的规范，新产品也会支持下一代的HBM，现在Stratix10也支持HBM，可以看到它的转换速率可以达到112G，另外我们也支持PC/IE和4×16支持意味着支持的带宽可达16TB。”这是Alter并入英特尔后开发的第一代采用英特尔10nm工艺技术开发的产品。RinaRaman表示：“我还记得英特尔收购Alter的消息在业界引起了轰动，现在两家公司整合后，优势互补，能力更强。比如Stratix10就获得了英特尔的业界——工艺技术领先三年，为我们带来更大的产能和更快的速度。”英特尔的制程技术是世界上最具创新性和领先性的技术，我们的FalconMesa的生产制造也采用了它的制程技术。“同时，英特尔还提供了一个加速栈，可以帮助开发者轻松上手。可以看出，英特尔给我们带来的能力包括强大的封装能力、工艺技术和光学技术，包括我们可以获得它开发工具、处理器及其合作伙伴生态系统，其实我们也可以帮助实现硬件和软件编程的统一。在这个过程中，intel也面临着三个方面的转型：我们可以连接到网络处理，在处理器方面，内存，它可以带来最高的性能，以及最高的FPGAFabric性能。我们可以通过一些先进的工艺技术，先进的冷却技术和异构集成来带来很好的功耗降低。我们也大大提高了传统的生产力FPGA设计工具，让更多的软件开发者能够获取和了解我们的一些相关框架和内容。RinaRaman女士最后说：“我们面临的挑战非常复杂，面对如此复杂的情况，可能需要不同的解决方案来应对挑战。英特尔相信FPGA可以帮助我们加速计算，帮助我们更好地处理当今和未来的数据需求。“
