英特爾將計(jì)劃推出CPU搭載FPGA的異構(gòu)芯片

兩年前，英特爾收購了FPGA芯片供應(yīng)商Altera，那么如此大的一個(gè)收購會為英特爾帶來什么呢?如今，英特爾終于準(zhǔn)備向我們展示其收獲了。

FPGA，即現(xiàn)場可編程門陣列，是一個(gè)集成電路，可以定制以執(zhí)行特定的功能。x86只執(zhí)行x86指令集，而FPGA可以被重新編程以執(zhí)行指定的任務(wù)。這就是為什么x86處理器被稱作是通用計(jì)算處理器，而FPGA被視為是可定制的。

該公司的策略很有趣，貌似將自己投入了一個(gè)與自身競爭的境況中。在大規(guī)模的浮點(diǎn)運(yùn)算方面，英特爾有Xeon Phi產(chǎn)品線，與Nvidia和AMD的GPU進(jìn)行競爭。而現(xiàn)在，F(xiàn)PGA也針對那些大規(guī)模浮點(diǎn)運(yùn)算用例，加入了戰(zhàn)場。與GPU一樣，F(xiàn)PGA將以兩種方式應(yīng)用：內(nèi)聯(lián)(inline)和卸載(offload)。內(nèi)聯(lián)的意思是數(shù)據(jù)先通過CPU，然后再轉(zhuǎn)移到FPGA進(jìn)行處理。卸載，也稱為旁路讀出式(look aside)，意味著CPU不受影響，數(shù)據(jù)直接進(jìn)出FPGA進(jìn)行處理。

現(xiàn)在英特爾將Altera FPGA定位為協(xié)處理器，而且承認(rèn)他們將與Xeon Phi在某些方面產(chǎn)生競爭，但在某些特定任務(wù)上，F(xiàn)PGA比Phi和GPU更通用且更適合。據(jù)英特爾軟件解決方案的可編程解決方案組高級主管Bernhard Friebe說。

“FPGA的優(yōu)勢在于，GPU只在某些領(lǐng)域發(fā)揮作用而不是全部，如果你看看內(nèi)聯(lián)和卸載的使用模型，它們多數(shù)被限制在卸載方面。因此，你可以用FPGA覆蓋更廣闊的應(yīng)用空間?！彼f。集成解決方案提供了CPU和FPGA之間的緊密耦合，帶寬非常高，而外部的PCI-E卡則不那么緊密耦合。對于超低延遲和高帶寬的應(yīng)用，集成是非常適合的，F(xiàn)riebe表示。

“集成和離散之間的大部分差異是由于系統(tǒng)架構(gòu)和數(shù)據(jù)移動造成的。在一個(gè)數(shù)據(jù)中心環(huán)境中，會運(yùn)行許多不同的工作負(fù)載，沒有人希望將其綁定到某個(gè)特定的應(yīng)用程序，”他說。

Friebe指出，你所做的越專業(yè)化，你就能從加速器中擠出更多的性能。FPGA作為多功能加速器，在些應(yīng)用中會取得很好的效果。FPGA的本質(zhì)是高度并行的和可編程的，它適合于加速可以并行化的工作負(fù)載。這些包括數(shù)據(jù)分析、人工智能(AI)和機(jī)器學(xué)習(xí)、視頻轉(zhuǎn)換、壓縮、安全、財(cái)務(wù)分析和基因組學(xué)。

英特爾采用了一種雙管齊下的策略，提供兩種混合的CPU-FPGA處理器——像是其桌面CPU在模具上集成了GPU——以及在PCI-E卡上集成了離散的Arria或Stratix品牌FPGA設(shè)備。

混合的CPU-FPGA設(shè)備將基于Skylake CPU和Arria 10 FPGA，將使用更快的UPI(UltraPath Interconnect)鏈接——Intel的QPI(QuickPath Interconnect)的接班人。除了它將以9.6GT / s或10.4GT / s的數(shù)據(jù)傳輸速率運(yùn)行之外，它將比QPI更有效，因?yàn)樗鼘⒅С置總€(gè)消息的多個(gè)請求。

英特爾還提供了一個(gè)完整的開發(fā)者工具集和API來為集成的和離散的產(chǎn)品設(shè)計(jì)應(yīng)用，使用相同的工具，加速器和庫。所有的都寫在OpenCL——一個(gè)類似C的語言。“關(guān)鍵在于標(biāo)準(zhǔn)化和開源。這是正向兼容的新一代處理器，容易遷移，而且為FPGA開發(fā)人員提供了一個(gè)抽象概念，以針對更大的用戶群?！盕riebe說。

英特爾正在對一種名為“可編程加速卡”(PAC)的離散卡進(jìn)行采樣檢測，目前已具備Arria 10 GX FPGA，預(yù)計(jì)2018年上半年可用。一個(gè)Xeon可伸縮的平臺，在Skylake Xeon集成FPGA，目前在是采樣檢測，通用在2018年下半年。