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英特爾為何敢說Agilex是首款面向數據中心的FPGA

2019-04-04來源: EEWORLD 關鍵字:英特爾  Agilex

英特爾收購Altera的兩年后,宣布推出首款全新系列FPGA,命名為Agilex,英特爾表示,這是首款面向數據中心領域的FPGA,正如詞根Agil所述,該產品旨在強調英特爾為實現超高敏捷性和靈活性進行的創新。

 

英特爾可編程解決方案事業部首席產品營銷官Patrick Dorsey表示,Agilex并不是Stratix的延續,而是一個全新的平臺,該產品是英特爾第一次利用了公司里面所有的資源和能力,集大成所為,在一個平臺上面完成整個的解決算法。

 

“這是我們推出的第一款該類型產品,因此值得有一個新名字!”Dorsey說道。

 

縱觀Altera此前的產品線,Max系列是上世紀90年代推出的,Stratix和Cyclone是2002年推出的,Arria系列是2007年推出。值得注意的是,此前Altera FPGA的系列命名都是依據產品的密度和性能來分類,而今為了瞄準單一應用的FPGA系列問世。10年沒有新系列推出的英特爾/Altera,能否憑借雙方在FPGA和數據中心上的積累,進一步拓展在數據中心領域的優勢呢?

 

實際上不久前在英特爾2019中國媒體紛享會上,英特爾中國區總裁楊旭也指出,英特爾將從以晶體管為中心向以數據為中心全面轉型。而此次Agilex的發布,也是英特爾數據化轉型過程中至關重要的一步。

 

英特爾可編程解決方案事業部首席產品營銷官Patrick Dorsey

 

Agilex的性能優勢

 

 

根據規劃,Agilex將推出3大系列產品,以適用于不同的應用場景。

 

 

從英特爾提供的數據來看,和Stratix 10相比,在處理性能、存儲能力和傳輸能力方面,Agilex都有著明顯提升。總體來說,性能提高40%同時能耗降低40%。

 

全面借助英特爾黑科技 


Dorsey介紹道,在基礎架構、處理技術、3D封裝、軟件等方面,Agilex系列產品都全面借助了英特爾的技術,那么全面借助都包含什么?讓我們一項項來探尋。

 

最重要的就是異構 3D SiP 技術:這也是英特爾最尖端工藝的集中體現,實際上2018年英特爾技術日上,就展示了Foveros技術——3D邏輯芯片封裝。

 

憑借成熟的嵌入式多芯片互連橋接 (EMIB) 技術,英特爾 Agilex FPGA 和 SoC 家族可提供面向異構芯片的高密度芯片到芯片互連,并以低成本提供高性能。由收發器、自定義 IO、自定義計算和英特爾 eASIC 設備塊組成的大型設備塊庫提供了各種應用所需的敏捷性、靈活性和自定義功能。

 

Dorsey介紹道,eASIC是英特爾去年收購的,通過并購,英特爾現在既擁有強大的可編程能力及設計靈活性,同時也可以針對客戶的要求,快速進行模組定制化或優化。“我們未來可以把FPGA和eASIC結合,我們可以生產IP硬件,可以在ASIC或FPGA中同時使用,這對客戶來講也是非常方便。”

 

 

異構 3D SiP,也是英特爾及業界所提出的Chiplet技術的最佳實踐。chiplet的概念其實很簡單,就是硅片級別的重用。設計一個系統級芯片,以前的方法是從不同的IP供應商購買一些IP,軟核(代碼)或硬核(版圖),結合自研的模塊,集成為一個SoC,然后在某個芯片工藝節點上完成芯片設計和生產的完整流程。未來,對于某些IP,你可能不需要自己做設計和生產了,而只需要買別人實現好的硅片,然后在一個封裝里集成起來,形成一個SiP(System in Package)。所以chiplet也是一種IP,但它是以硅片的形式提供的,比如未來eASIC所做的工作。

 

Hyperflex:英特爾 Hyperflex FPGA 架構在整個 FPGA 結構中引入了額外的可旁路寄存器。每一互聯布線段以及所有功能模塊的輸入上都有這些名為超級寄存器的寄存器。超級寄存器支持采用三種關鍵設計方法將內核性能提高 2 倍:

 

精細粒度超級重新定時,避免了關鍵路徑。

零延時超級管線,避免了布線延時。

靈活的超級優化,實現了最佳性能。

 

在設計中使用這些方法時,超感知設計工具會自動使用超級寄存器,以實現最大的內核時鐘頻率。

 

Optane DC:英特爾宣布推出Optane DC Persistent Memory模塊,單條最大容量可達512GB,這是專為數據中心使用而設計的新的內存和存儲技術,用于從數據中提取更多的價值。Optane DC Persistent Memory目前正在送樣,將在今年晚些時候對特定客戶出貨,預計將在2019年得到廣泛應用。

 

與傳統的DRAM不同,英特爾Optane DC Persistent Memory可提供高容量、穩定性以及持久性的完美組合。終端用戶可以使用這種新的存儲系統,通過移動和維護更接近處理器的大量數據,最小化從系統存儲中獲取數據的延遲,從而更好地優化其工作負載。

 

數據中心中的高容量持久存儲器允許應用程序運行,而不會導致在PCIE總線上產生存儲延遲。當開發人員設計軟件時,這個新的內存種類被設計成能夠實現成本效益高、容量大的內存數據庫解決方案;保證更多的系統正常運行時間,同時在功率循環之后得以更快恢復;加速虛擬機存儲;向多節點分布式云應用提供更高性能;并為硬件內置的持久數據提供高級加密。

 

Dorsey表示,尤其是Optane DC Persistent Memory,可以讓英特爾有能力在至強(XEON)和FPGA處理器之間建立一種非常密切的內存一致性。

 

HBM:在Stratix 10 MX版本中,已經實現了對3D 堆棧式高帶寬內存(HBM)的支持, Stratix 10 Mx 設備的帶寬比 DDR4 SDRAM 等目前的獨立內存解決方案的帶寬高 10 倍。傳統的 DDR4 DIMM 帶寬大約為 21 Gb/秒,而 1 個 HBM2 區塊高達 256 GB/秒。

 

英特爾 Stratix 10 MX 設備在一個封裝中集成了兩臺 HBM2 設備,最大內存帶寬高達 512 GBps。

 

DDR5:眾所周知,英特爾在不遺余力的開發對于DDR5的支持,而業界也都會看英特爾對于新型內存接口的反映。

 

PCIe 4/5:相比Stratix10,Agilex支持PCIe 4以及即將到來的PCIe 5,這得益于英特爾在總線方面的歷史積累。

 

計算快速鏈接(Compute Express Link):英特爾 Agilex FPGA 和 SoC 家族通過Compute Express Link 提供了業界首個面向英特爾至強處理器的緩存和內存一致性互連技術。這項革命性的 FPGA 互連技術將為具有大量數據處理需求的內存密集型應用提供低延遲和性能優勢。這是由英特爾、微軟、阿里巴巴、思科、戴爾、Facebook、谷歌、惠普企業以及華為組成的科技聯盟,正創建名為Compute Express Link(簡稱CXL)的新計算互聯標準,以便在數據中心CPU和加速器芯片之間實現超高速互連。這個科技聯盟的目標是提供突破性的數據中心性能,幫助計算機跟上物聯網時代數據爆炸性增長的步伐。英特爾數據中心執行副總裁兼總經理納文·謝諾伊(Navin Shenoy)表示,CXL將消除CPU和數據中心專用加速器芯片之間的瓶頸,加速數據工作負載,如人工智能和機器學習、豐富的媒體服務、高性能計算和云計算應用。這個新成立的組織已經批準了CXL Specification 1.0,它將改進CPU與其他設備(如二級處理器或加速器)之間的通信,并為數據密集型應用程序提供更好的互連和更好的內存一致性。Dorsey說道:“在系統里面很大的一個挑戰或者是瓶頸所在,你要是不停地復制這些數據,在處理器和加速器之間不停地要復制,這就造成了一個瓶頸。但是呢,在我們的解決方案當中你不需要再這樣復制了,在處理器和FPGA之間,數據不需要再進行這樣反復復制了。這也意味著它的TCO會更低,而它的性能會更高。”

 

更強大的DSP處理器:英特爾Agilex FPGA 和 SoC 家族提供了一個可配置的 DSP 引擎,可提供對單精度 FP32、半精度 FP16、BFLOTA16 和 INT8 計算的增強型支持。英特爾Agilex FPGA 和 SoC 家族還支持從 INT7 到 INT2 的低精度配置,以實現最大的靈活性。英特爾 Agilex FPGA 可編程性與 DSP 模塊創新相結合,非常適合用于不斷變化的人工智能工作負載。值得注意的是BFLOAT16標準,谷歌的TPU里面已經采用了這個標準,目前得到了越來越廣泛的應用。與此同時,Agilex還可與英特爾其他AI或其他處理器結合,共同解決AI計算棘手難題。

 

更強大的收發器:Agilex收發器最高支持112Gbps,同時家族擁有包括 28.3Gbps、58Gbps 和 112Gbps 收發器塊。再加上對PCIe5的支持,從而為400G、邊緣分析、數據中心負載等應用提供高帶寬。

 

軟硬件開發工具:英特爾除了是硬件公司之外,在軟件領域,英特爾同樣是有著強勁的實力。從OpenVINO開始,英特爾力求為開發者提供完整的軟件解決平臺。此次英特爾宣布推出面向軟件開發者的One API 軟件,為各種計算引擎提供了一個統一、單源、面向軟件的異構編程環境。該軟件包含一個全面統一的開發人員工具組合,用于將軟件映射到可加速代碼的硬件。面向 FPGA 的 One API 的主要目標受眾是希望使用 FPGA 進行加速的軟件開發人員。


在硬件開發軟件上,英特爾Quartus Prime進一步升級,19.1相比18.1版本,編譯時間縮短30%,內存利用率提高15%。

 

Agilex完成從邊緣到云的加速

 

Dorsey表示,隨著數據量的不斷增長,客戶越來越需要高性能的數據處理方案,同時也需要更高靈活性可定制的產品及方案以解決人工智能、深入學習、編碼視頻等快速發展的領域所遇到的難題。

 

“我們的客戶很多,他們所面臨的問題各種各樣,很難統一地總結。客戶的問題數以萬計,同時世界上還有那么多的國家和地區,有眾多差異化的市場。”

 

Dorsey以英特爾的三類客戶,解釋了嵌入式邊緣、通訊業以及云計算所面臨的不同問題。

 

對嵌入式或邊緣計算來講,客戶需要提取實時數據,并進行邊緣推理。而對于通信來說,包括5G、光纖網絡和需要數據分析處理之后進行負載平衡,又或者通過網絡硬件虛擬化,從而提高數據處理效率。而對于云計算客戶來說,需要在云端進行數據處理、分析及存儲加速。這一切,都離不開靈活的數據的處理與分析。

 

Dorsey舉例道:“每家云供應商都有自己的想法,可是實際上,在落地的時候,可能都會有一些困難。所以通過FPGA,可以讓他們能夠在網絡方面實現快速創新。而對于數據中心這一塊,無外乎是功率和TCO整體擁有成本。數據中心往往是希望能夠在同樣的配置之下,盡可能地多做一些事情,但是他們的工作負載不同,只有通過與加速器共享內存,網絡效率才能更高。”

 

另外,Dorsey強調,5G無線市場的各個階段,Agilex都可以體現出強大的靈活性和敏捷性等特點。“現在無線市場越來越多的是跟數據有關,比如C-RAN等技術商業化的落地。如今對于5G市場,客戶希望可以即可開始導入產品,并根據應用進行優化,以便可以跟上最新標準。”FPGA此前就在通信市場有著充分的市場應用空間,如今通過更多eASIC的Chiplet模式,客戶可以獲得更多靈活性和更高的性能/功耗比。

 

“Agilex FPGA可以在多個市場、多個領域應用,它的處理器可以是至強,也可以是其他處理器,它還可以單獨地工作。比如說在智能城市、智能制造、智能工廠中,Agilex就是一個非常適合的解決方案平臺。”

 

“FPGA并不只是小小的一塊,而是利用英特爾的全部能力打造出來的解決方案。現在英特爾有超過10萬員工,我們希望借助強有力的解決方案,最終端對端地幫助客戶解決問題。”Dorcey強調道。


關鍵字:英特爾  Agilex

編輯:muyan 引用地址:http://www.bp0.com.cn/FPGA/2019/ic-news04043834.html
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