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「电子工程世界」软件定义的硬件提供打开高性能数据加速大门的钥匙( 三 )


随着诸如软件定义网络（SDN）和网络功能虚拟化（NFV）等概念的流行 ， 刀片服务器在数据中心内部和数据中心之间的通信管理任务中正发挥着更为重要的作用 。 但是 ， 随着线速增加到100 Gbps甚至更高 ， Xeon级服务器处理器的处理负担是非常巨大的 ， 数据中心运营商热衷于将许多SDN功能的处理工作卸载到附近的加速卡上 。 在新兴的架构中 ， 通用服务器CPU被用于处理异常事件 ， 而同时加速器则负责处理大量的网络流量 。 当新的需求、应用和安全威胁出现时 ， FPGA能够更新算法和网络协议处理 ， 从而使它们成为网络加速的理想基础平台 。
实施有效加速
被亚马逊（Amazon）、Facebook和微软（Microsoft）等超大规模用户采用的第一批加速器都是大幅度定制的设计 。 这些公司能够在打造自己的板卡设计中确保所需的规模经济 ， 无论是基于自己设计的专用集成电路（ASIC） ， 还是采用现成的FPGA和GPU 。 从成本和时间的角度来看 ， 对于企业数据中心和边缘计算用户来说 ， 他们难以在这种定制芯片级设计中找到合理的规模 。 然而 ， 设计定制的ASIC和板卡并不是必需的 。 对诸如以太网和PCIe等标准接口的需求 ， 不仅使使用标准板卡级产品成为可能 ， 而且也是可取的 。
作为一家长期提供硬件加速产品的供应商 ， BittWare一直在为从高性能计算到云加速到仪器仪表等众多领域内的客户设计采用PCIe尺寸的、基于FPGA的板卡 ， 并在这方面积累了丰富的经验 。 现在 ， 作为Molex集团的子公司 ， BittWare能够充分借助其全球供应网络以及与戴尔（Dell）和惠普企业（HP Enterprise）等服务器供应商的深厚关系 。 BittWare是唯一一家可与多家主流FPGA供应商合作的重要批量化供应商 ， 能够满足企业客户的质量认证、验证、产品生命周期管理和支持需求 ， 这些客户希望为关键任务型应用去大规模部署FPGA加速器 。
在这些应用中 ， BittWare实现的一个重要差异化在于该公司为其基于FPGA的加速器提供了广泛的软件支持 。 每个加速卡均配有适用于Linux和Windows系统的驱动软件 ， 可通过PCIe和以太网连接将其快速集成到各种系统中 。 除了支持主CPU和加速卡之间的通信外 ， 该驱动还支持接入加速卡上的嵌入式固件 。 这个固件可以处理众多管理和自检功能 。
它们使FPGA电路能够根据需要的新功能重新进行配置 ， 此外还提供了一些对功耗、电压和温度的监测程序 。 如果主机系统中的冷却功能失效 ， 那么担任管理者的固件可以关闭加速卡 ， 以避免热过载 。 此外 ， 软件组合包还包括各种参考设计 ， 以便开发人员能够快速构建配置 ， 使他们可以测试加速卡的功能并开始在其自己的应用上工作 。
对于最新一代的加速卡 ， BittWare与Achronix紧密合作 。 Achronix是唯一一家能够同时提供独立FPGA芯片和嵌入式FPGA（eFPGA）半导体知识产权（IP）的FPGA供应商 。 VectorPath?S7t-VG6加速卡使用了Achronix采用7nm 工艺打造的、结合了很多功能的Speedster?7t FPGA芯片 ， 不仅可以在内部提供高吞吐量数据加速 ， 而且还支持现今从机器学习到先进仪器等系统所需的高度分布式、网络化的架构 。
「电子工程世界」软件定义的硬件提供打开高性能数据加速大门的钥匙
本文插图
图1：VectorPath S7t-VG6加速卡
软件友好型的硬件提供了最大的灵活性
通过对分布式架构提供直接支持 ， VectorPath S7t-VG6加速卡中使用的Speedster7t FPGA芯片标志着与传统FPGA架构不同的重大转变 ， 它使面向软件的开发人员更容易地构建定制化的处理单元 。 这种创新的全新架构与诸如英特尔（Intel）和赛灵思（Xilinx）等供应商生产的传统FPGA完全不同 ， 传统FPGA的设计关注点并不在数据加速 。
在设计Speedster7t的架构时 ， Achronix创建了一种可最大限度地提高系统吞吐量的FPGA芯片 ， 同时还为计算机架构师和开发人员提高了易用性 。 与传统的FPGA架构相比 ， Speedster7t FPGA芯片的一个关键差异化点在于它包括一个创新的二维片上网络（2D NoC） ， 可以在逻辑阵列内的处理单元与各种片上高速接口和存储器端口之间流传数据 。


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