fpgas หรือโปรเซสเซอร์ที่สามารถกำหนดค่าใหม่สามารถเป็นกระแสหลักได้หรือไม่?

หนึ่งในแนวโน้มที่น่าสนใจที่สุดที่ฉันเคยเห็นในการคำนวณเซิร์ฟเวอร์คือการย้ายจากซีพียูมาตรฐานและไปสู่การประมวลผลเพิ่มเติมบนชิปกราฟิก (GPUs) และโปรเซสเซอร์ที่กำหนดค่าใหม่ได้ซึ่งรู้จักกันในชื่อ ปรากฏการณ์นี้มักเรียกกันว่าการคำนวณที่ต่างกัน

แนวคิดที่นี่ไม่ใช่เรื่องใหม่ - GPU และตัวเร่งความเร็วอื่น ๆ เป็นเรื่องธรรมดามากขึ้นในการคำนวณประสิทธิภาพสูง (HPC) หรือซูเปอร์คอมพิวเตอร์มานานหลายปี แต่เมื่อเร็ว ๆ นี้เราได้รับฟังมากขึ้นเกี่ยวกับวิธีที่ Intel ได้กำหนดแพ็คเกจชิปเซิร์ฟเวอร์บางตัวเพื่อรวม FPGAs นอกเหนือจาก CPU แบบดั้งเดิมโดยมีเป้าหมายหลักที่ผู้ให้บริการคลาวด์คอมพิวเตอร์ขนาดใหญ่ที่มีอัลกอริธึมสูง สิ่งนี้ควรเร็วกว่าเรียกใช้งานซอฟต์แวร์ในคำสั่ง CPU ทั่วไปมากขึ้น

นี่เป็นตัวขับเคลื่อนหลักของแผนการล่าสุดของ Intel ในการซื้อเครื่องทำ FPGA Brian Krzanich CEO ของ Intel กล่าวว่าเขาคาดว่าภาระงานคลาวด์สูงสุด 30% จะมีการเร่งความเร็ว FPGA ในช่วงปลายทศวรรษ Microsoft กำลังใช้ Altera FPGAs เพื่อขับเคลื่อนบริการคลาวด์มากมายเช่นการค้นหา Bing

มีอุปสรรคใหญ่อย่างหนึ่งสำหรับ บริษัท ส่วนใหญ่ที่ใช้ FPGAs หรือสำหรับเรื่อง GPU ในกรณีการประมวลผลทั่วไปขององค์กร: การทำให้ซอฟต์แวร์ทำงานพร้อมกันบนชิปเหล่านี้ควบคู่ไปกับ CPU นั้นเป็นเรื่องยาก (สำหรับปริมาณงานขององค์กรและแม้กระทั่ง HPC คุณจะต้องใช้ CPU บางตัวเสมอในแอปพลิเคชันประเภทอื่นเช่นเครือข่าย บริษัท ฮาร์ดแวร์อาจใช้ FPGA) สำหรับการคำนวณ GPU เราเห็นสิ่งต่าง ๆ เช่น CUDA ของ Nvidia และ Khronos มาตรฐาน OpenCL ของกลุ่มซึ่งทำให้ทุกอย่างง่ายขึ้นและแน่นอนว่าเราเห็น HPC และอัลกอริทึมการเรียนรู้ด้วยเครื่องจำนวนมากใช้ GPU ตอนนี้ผู้ผลิต FPGA เช่น Altera รองรับ OpenCL ด้วยเช่นกัน แต่ในกรณีทั่วไปของการประมวลผลขององค์กรนั้นพิสูจน์ได้ยากเกินไป

เมื่อเร็ว ๆ นี้ฉันได้พูดคุยกับ บริษัท สองแห่งที่หวังว่าจะทำให้สิ่งนี้ง่ายขึ้น

Bitfusion เป็นการเริ่มต้นที่ฉันเห็นครั้งแรกที่ TechCrunch Disrupt; เทคโนโลยีมีวัตถุประสงค์เพื่อให้คุณย้ายแอปพลิเคชั่นจาก CPU ไปยัง GPU หรือ FPGA โดยไม่ต้องเขียนใหม่สำหรับแต่ละแพลตฟอร์ม ตามที่ CEO Subbu Rama อธิบายแพคเกจนี้ใช้งานได้โดยค้นหาไลบรารี่โอเพ่นซอร์สที่ผู้พัฒนาซอฟต์แวร์ใช้และแทนที่ฟังก์ชั่นภายในด้วยฟังก์ชั่นที่สามารถใช้ประโยชน์จาก GPU หรือ FPGA ตามที่เขาอธิบาย บริษัท ขนาดใหญ่อาจสามารถทำการเขียนรหัสซ้ำได้ แต่ บริษัท ขนาดกลางไม่สามารถทำได้ แอปพลิเคชันรวมถึงการคำนวณทางวิทยาศาสตร์การใช้งานทางการเงินเช่นการวิเคราะห์ความเสี่ยงและการซื้อขายด้วยความถี่สูงและการวิเคราะห์ข้อมูลเช่นการทำงานกับข้อมูลเซ็นเซอร์น้ำมันและก๊าซ

ในที่สุดเขากล่าวว่าสิ่งนี้สามารถทำงานกับภาษาใด ๆ ที่เรียกห้องสมุดดังกล่าว เขาตั้งข้อสังเกตว่าการแทนที่ห้องสมุดอาจไม่ได้มีประสิทธิภาพเท่ากับการเขียนรหัสที่กำหนดเองสำหรับ FPGA หรือ GPU แต่มันง่ายกว่ามาก

Bitfusion วางแผนที่จะนำเสนอผลิตภัณฑ์ในสามรูปแบบ - เป็นซอฟต์แวร์ที่บริสุทธิ์สำหรับ บริษัท ที่มีตัวเร่งความเร็วของตนเองอยู่แล้ว ติดตั้งไว้แล้วบนเครื่องใช้ไฟฟ้า หรือสำหรับแอปพลิเคชันที่ปรับใช้ในระบบคลาวด์ผ่านการเป็นพันธมิตรกับ Rackspace ในขั้นต้นนี้จะใช้ Altera FPGAs แม้ว่า บริษัท บอกว่ามันสามารถทำงานร่วมกับโปรเซสเซอร์อื่น ๆ เช่นกัน พระรามกล่าวว่าลูกค้าเริ่มต้นกำลังใช้สิ่งนี้ในขณะนี้โดยมีแผนวางตลาดสาธารณะในอีกไม่กี่เดือน

SRC ใช้แนวทางที่แตกต่างกันบ้าง มันได้รับการสร้าง "เซิร์ฟเวอร์ที่กำหนดค่าได้" สำหรับหน่วยงานภาครัฐตั้งแต่ปี 2542 และขณะนี้กำลังทำการแก้ปัญหาที่มุ่งเน้นไปที่ศูนย์ข้อมูลและการดำเนินการทางเว็บ เรียกว่าเซิร์ฟเวอร์ Saturn 1 เป็นตลับหมึกที่เสียบเข้ากับแชสซี Moonshot ของ HP และ SRC อ้างว่าสามารถให้ประสิทธิภาพของคอมพิวเตอร์โดยทั่วไปเร็วกว่าการออกแบบไมโครโปรเซสเซอร์แบบดั้งเดิม 100 เท่า (บริษัท ยังจำหน่ายระบบติดตั้งบนชั้นวางและขนาดใหญ่กว่าปกติสำหรับลูกค้าที่มีขนาดใหญ่ขึ้น)

สิ่งที่ทำให้สิ่งนี้แตกต่างคือคอมไพเลอร์พิเศษที่รู้จักกันในชื่อ Carte ซึ่งแปลงรหัสเป็นการออกแบบซิลิกอนที่สามารถทำงานบนสถาปัตยกรรม FPGA ได้ตามจอน Huppenthal CEO ของ Jon เขาบอกฉันว่า SRC ใช้เวลาหลายปีในการสร้างคอมไพเลอร์โดยเริ่มแรกสำหรับลูกค้าธุรกิจเนื่องจาก บริษัท ก่อตั้งขึ้นโดย Seymour Cray ผู้บุกเบิกซูเปอร์คอมพิวเตอร์และ Jim Guzy ในยุค 90 ข้อแตกต่างประการหนึ่งในแนวทางของ SRC คือการที่ Carte ไม่ได้มีไว้สำหรับระบบทั่วไป แต่จะเชื่อมโยงกับสถาปัตยกรรมของ SRC โดยเฉพาะซึ่งให้ประสิทธิภาพและความสอดคล้องมากกว่า Saturn 1 ใช้ Altera FPGA สองตัวซึ่งเป็นรหัสผู้ใช้ อีกอันหนึ่งที่ทำให้ระบบทำงานได้อย่างรวดเร็วพร้อมกับโปรเซสเซอร์ Intel ตัวหนึ่ง ปัจจุบันเขาเพิ่ม บริษัท อยู่ในโปรเซสเซอร์รุ่นที่ 12 ที่กำหนดค่าได้ใหม่

นี่เป็นวิธีแก้ปัญหาที่มีราคาแพงกว่าซึ่งส่วนใหญ่มุ่งไปที่ศูนย์คอมพิวเตอร์ขนาดใหญ่ แต่มันก็ยังเข้าถึงได้มากกว่าวิธีก่อนหน้านี้

แนวคิดของการใช้ FPGAs หรือโปรเซสเซอร์ที่กำหนดค่าคอนฟิกใหม่สำหรับงานที่สำคัญกว่านั้นไม่ใช่แนวคิดใหม่ อย่างไรก็ตามมันใช้เวลานานในการสร้างความเป็นไปได้ให้กับลูกค้าดั้งเดิมที่อยู่นอกการออกแบบฮาร์ดแวร์หรือแอพพลิเคชั่นทางทหาร วิธีการใหม่เหล่านี้อาจเป็นจุดเริ่มต้นของเทคโนโลยีนี้ที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย แต่เฉพาะในกรณีที่การปรับปรุงด้านราคา / ประสิทธิภาพตรงกับคำกล่าวอ้างของผู้ขายและเทคโนโลยีจะใช้งานได้ง่ายขึ้น แนวทางใหม่เป็นขั้นตอนในทิศทางนั้น