Ar „fpgas“ ar perkonfigūruojami procesoriai gali būti integruoti?

Viena iš įdomesnių tendencijų, kurias mačiau serverių skaičiavimuose, yra nutolimas nuo standartinių procesorių ir labiau apdorojami grafikos lustai (GPU) ir perkonfigūruojami procesoriai, vadinami lauko programuojamų vartų masyvais (FPGA). Šis reiškinys dažnai vadinamas nevienalyčiu skaičiavimu.

Ši sąvoka nėra nauja - GPU ir kiti greitintuvai daugelį metų buvo vis dažnesni didelio našumo kompiuteriuose (HPC) ar superkompiuteriuose. Tačiau pastaruoju metu mes girdime daugiau apie tai, kaip „Intel“ pritaikė kai kuriuos serverių lustų paketus, kad be tradicinio procesoriaus taip pat turėtų FPGA, skirtus daugiausia dideliems hipersaitų debesų kompiuterijos paslaugų teikėjams, kurie turi specialius algoritmus, kuriuos jie gali vykdyti kaip aparatinės įrangos instrukcijas FPGA. Tai turėtų būti daug greitesnė nei vykdant juos kaip programinę įrangą pagal bendresnes CPU instrukcijas.

Tai buvo pagrindinis „Intel“ neseno plano įsigyti FPGA gamintojo „Altera“ variklis. „Intel“ generalinis direktorius Brianas Krzanichas teigė, kad tikisi, jog iki 30 procentų debesų darbo krūvio bus šioks toks FPGA pagreitis iki dešimtmečio pabaigos. „Microsoft“ jau naudoja „Altera FPGA“, kad galėtų naudoti daugelį debesijos paslaugų, pavyzdžiui, „Bing“ paiešką.

Daugumai kompanijų, naudojančių FPGA - arba, tuo labiau, GPU - yra viena didelė kliūtis tipiškesnėse įmonių skaičiavimo bylose: tiesiog sudėtinga priversti programinę įrangą kartu veikti šiose mikroschemose kartu su centriniu procesoriumi. (Verslo apkrovai ir net HPC jums visada reikės kai kurių centrinių procesorių; kitokio tipo programose, tokiose kaip tinklai, aparatūros kompanijos gali naudoti FPGA.) GPU skaičiavimui mes matėme tokius dalykus kaip „Nvidia's CUDA“ ir „Khronos“. Grupės OpenCL standartas, kuris palengvina darbą, ir mes tikrai matėme, kad daug HPC ir mašininio mokymosi algoritmų naudoja GPU. Dabar tokie FPGA kūrėjai, kaip „Altera“, palaiko ir „OpenCL“, tačiau bendresniam įmonių skaičiavimo atveju tai pasirodė per sunku.

Pastaruoju metu kalbėjau su keliomis įmonėmis, kurios tikisi tai palengvinti.

„Bitfusion“ yra paleistis, kurią pirmą kartą pamačiau „TechCrunch Disrupt“; jos technologija skirta leisti perkelti programą iš procesoriaus į GPU ar FPGA, neperrašant jos kiekvienai platformai. Kaip paaiškino generalinis direktorius Subbu Rama, paketas dabar veikia ieškant įprastų atvirojo kodo bibliotekų, kurias naudoja programinės įrangos kūrėjai, ir pakeisdami jose esančias funkcijas funkcijomis, kuriomis būtų galima pasinaudoti GPU ar FPGA pranašumais. Kaip jis paaiškino, didelėms įmonėms gali tekti perrašyti savo kodą, tačiau vidutinės rinkos įmonės negali. Taikomosios programos apima mokslinius skaičiavimus, finansines programas, tokias kaip rizikos analizė ir aukšto dažnio prekyba, ir duomenų analizę, pavyzdžiui, darbą su naftos ir dujų jutiklių duomenimis.

Galiausiai, pasak jo, tai gali veikti bet kuria kalba, kuri vadina tokias bibliotekas. Jis pažymėjo, kad pakeisti bibliotekas gali būti ne taip jau efektyvu, kaip rašyti pasirinktinį kodą FPGA arba GPU, tačiau tai padaryti yra daug lengviau.

„Bitfusion“ planuoja siūlyti savo produktus trimis skirtingais modeliais - kaip gryną programinę įrangą įmonėms, kurios jau turi savo greitintuvus; iš anksto įdiegta į prietaisus; arba programose, diegiamose debesyje, bendradarbiaujant su „Rackspace“. Iš pradžių tai naudos „Altera FPGA“, nors bendrovė sako, kad ji galėtų dirbti ir su kitais procesoriais. „Rama“ sako, kad pradiniai klientai tuo naudojasi dabar, o viešumas bus planuojamas per artimiausius porą mėnesių.

SRC laikosi šiek tiek kitokio požiūrio. Nuo 1999 m. Ji kuria „perkonfigūruojamus serverius“ vyriausybinėms agentūroms ir dabar pateikia sprendimą, kurio tikslas - didinti duomenų centrų ir interneto operacijas. Kasetė, vadinama „Saturn 1“ serveriu, yra kasetė, kuri įkišama į „HP Moonshot“ važiuoklę. SRC tvirtina, kad ji gali užtikrinti kompiuterio našumą, kuris paprastai yra 100 kartų greitesnis nei tradicinių mikroprocesorių. (Bendrovė taip pat parduoda didesnes prie stovo montuojamas ir viso dydžio sistemas, paprastai didesniems klientams.)

Tai, kas skiriasi, yra specialus kompiliatorius, žinomas kaip „Carte“, kuris kodą paverčia silicio dizainu, kuris gali veikti pagal FPGA architektūrą, sako generalinis direktorius Jon Huppenthal. Jis man pasakė, kad SRC praleido ilgus metus kurdamas kompiliatorių, iš pradžių verslo klientams, nes 90-aisiais įmonę įkūrė superkompiuterių pionieriai Seymour Cray ir Jim Guzy. Anot jo, vienas iš SRC požiūrio skirtumų yra tas, kad „Carte“ nėra skirtas generinėms sistemoms, o yra labiau susijęs su SRC architektūra, kuri suteikia jai daugiau našumo ir nuoseklumo. „Saturn 1“ naudojamos dvi „Altera FPGA“ - viena, kuri paleidžia vartotojo kodą; kita, kuri palaiko greitą sistemos veikimą kartu su vienu „Intel“ procesoriumi. Šiuo metu, pridūrė jis, įmonė yra 12-os kartos perkonfigūruojamų procesorių.

Tai yra brangesnis sprendimas, daugiausia skirtas gana dideliems skaičiavimo centrams, tačiau jis vis tiek yra labiau prieinamas nei ankstesni metodai.

Idėja naudoti FPGA arba perkonfigūruojamus procesorius daugiau įprastų užduočių nėra nauja. Tačiau prireikė daug laiko, kad tai taptų galimybė ir tradiciškesniems klientams, nepriklausantiems aparatūros dizaineriams ar kariniams tikslams. Dėl šių naujų metodų gali reikėti, kad ši technologija būtų pradėta plačiau naudoti, tačiau tik tuo atveju, jei kainos ir (arba) efektyvumo patobulinimai iš tikrųjų sutampa su pardavėjų teiginiais ir šia technologija tampa lengviau naudotis. Nauji požiūriai yra žingsnis ta linkme.