Ali lahko fpgas ali rekonfigurirajoči procesorji preidejo v glavni tok?

Eden najzanimivejših trendov, ki sem ga zasledila pri računalniških strežnikih, je odmik od standardnih procesorjev in večja obdelava grafičnih čipov (GPU-jev) in konfigurirajočih procesorjev, znanih kot terensko zaporedja nizov vrat (FPGA). Ta pojav pogosto imenujemo heterogeno računanje.

Koncept tukaj ni nov - GPU-ji in drugi pospeševalci so že leta vedno pogostejši pri visokozmogljivem računalništvu (HPC) ali superračunalnikih. Toda v zadnjem času smo slišali več o tem, kako je Intel prilagodil nekatere pakete strežniških čipov, da poleg tradicionalnih CPU-jev vključujejo FPGA, namenjene predvsem velikim ponudnikom računalniških računalnikov v hiperrazmerni meri, ki imajo določene algoritme, ki jih lahko izvajajo kot navodila za strojno opremo na FPGA. To bi moralo biti veliko hitrejše, kot če jih izvajate kot programsko opremo v splošnejših navodilih za CPU.

To je bilo ključno gonilo Intelovega nedavnega načrta za nakup proizvajalca FPGA Altera. Izvršni direktor Intel Brian Krzanich je dejal, da pričakuje, da bo do 30 odstotkov delovnih obremenitev v oblaku do konca desetletja prišlo do neke vrste pospeška FPGA. Microsoft že uporablja Altera FPGA, da napaja številne svoje storitve v oblaku, kot je iskanje Bing.

V večini tipičnih primerov korporativnega računalništva je večina podjetij, ki uporabljajo FPGA-je - ali kar zadeva GPU-je - velika ovira: programska oprema hkrati deluje na teh čipih skupaj s procesorjem. (Za korporativne delovne obremenitve in celo HPC boste vedno potrebovali nekaj CPU-jev; v drugih vrstah aplikacij, kot so mreženje, strojna podjetja morda uporabljajo samo FPGA.) Za računalništvo z GPU smo videli stvari, kot sta Nvidijin CUDA in Khronos Skupinski OpenCL standard, ki olajša stvari, in gotovo smo videli, da veliko algoritmov HPC in strojnega učenja uporablja GPU-je. Zdaj proizvajalci FPGA, kot je Altera, podpirajo tudi OpenCL, vendar je v splošnejšem primeru korporativnega računalništva dokazano pretežko.

V zadnjem času sem govoril s parimi podjetji, ki upajo, da bodo to olajšala.

Bitfusion je zagon, ki sem ga prvič videl pri TechCrunch Disrup; Njegova tehnologija je namenjena temu, da aplikacijo premaknete iz CPU-ja v GPU ali FPGA, ne da bi jo prepisali za vsako platformo. Kot je pojasnil generalni direktor Subbu Rama, paket zdaj deluje tako, da išče skupne knjižnice odprtega izvora, ki jih uporabljajo razvijalci programske opreme in zamenja funkcije v njih s funkcijami, ki lahko izkoristijo GPU ali FPGA. Kot je pojasnil, bodo lahko velika podjetja znova napisala kode, toda podjetja na srednjem trgu ne morejo. Aplikacije vključujejo znanstveno računalništvo, finančne aplikacije, kot so analiza tveganja in visokofrekvenčno trgovanje, ter analitika podatkov, kot je delo s podatki o senzorjih za nafto in plin.

Na koncu je dejal, da bi to lahko delovalo s katerim koli jezikom, ki kliče take knjižnice. Opozoril je, da zamenjava knjižnic morda ni tako učinkovita kot pisanje kode po meri za FPGA ali GPU, vendar je veliko lažje.

Bitfusion načrtuje svoje izdelke ponuditi v treh različnih modelih - kot čisto programsko opremo za podjetja, ki že imajo svoje pospeševalnike; predhodno nameščen na aparatih; ali za aplikacije, razporejene v oblaku, prek partnerstva z Rackspace. Na začetku bodo to uporabljali Altera FPGA, čeprav podjetje pravi, da bi lahko sodelovalo tudi z drugimi procesorji. Rama pravi, da ga začetni kupci uporabljajo zdaj, javno razpoložljivost pa načrtujejo v naslednjih nekaj mesecih.

SRC je nekoliko drugačen. Od leta 1999 ustvarja "nastavljive strežnike" za vladne agencije in zdaj pripravlja rešitev, usmerjeno v hiperrazlične podatkovne centre in spletne operacije. Klican je strežnik Saturn 1, gre za kartušo, ki se vtakne v HP-jevo podvozje Moonshot, SRC pa trdi, da lahko zagotavlja zmogljivost računalnika, ki je običajno 100-krat hitrejša od tiste pri tradicionalnih modelih mikroprocesorjev. (Podjetje prodaja tudi večje sisteme, nameščene na stojalih in v polni velikosti, običajno za večje stranke.)

Po besedah ​​izvršnega direktorja Jona Huppenthala je poseben prevajalnik, znan kot Carte, ki kodo pretvori v silikonsko zasnovo, ki lahko deluje na arhitekturi FPGA. Povedal mi je, da je SRC porabil leta za ustvarjanje prevajalnika, sprva za poslovne stranke, saj sta podjetje v 90. letih ustanovila pionirja superračunalnika Seymour Cray in Jim Guzy. Ena od razlik v pristopu SRC je, da Carte ni namenjen generičnim sistemom, ampak je vezan posebej na arhitekturo SRC-ja, kar ji daje večjo učinkovitost in doslednost. Saturn 1 uporablja dva Altera FPGA - enega, ki poganja uporabniško kodo; drugo, ki sistem hitro deluje, skupaj z enim Intelovim procesorjem. Trenutno je, je dodal, podjetje v 12. generaciji nastavljivih procesorjev.

To je dražja rešitev, ki je usmerjena predvsem v precej velika računalniška središča, vendar je še vedno dostopnejša kot prejšnji pristopi.

Ideja o uporabi FPGA ali konfigurirajočih procesorjev za več glavnih nalog ni nova. Vendar je trajalo dolgo, da je to postalo celo priložnost za bolj tradicionalne stranke zunaj oblikovalcev strojne opreme ali vojaških aplikacij. Ti novi pristopi morda ponujajo začetek uporabe te tehnologije, ki se pogosteje uporablja, vendar le, če se izboljšava cene in učinkovitosti resnično ujemata s trditvami prodajalcev in tehnologija postane lažja za uporabo. Novi pristopi so korak v to smer.