江苏龙网

  1. 首页 > 资讯 > 科技 > >

CSDN|一场由FPGA触发的芯片战争( 二 )


触动石油和天然气的神经在石油和天然气实施领域中 ， 2007年左右出现了一个利基市场 。 传统计算机模拟地球上的钻孔以发现石油所花费的时间比实际建造的钻井场地和钻井本身还要长 ， FPGA加速器的使用极大地改变了这种颠倒时序 。 石油公司数据中心中的第一个FPGA ， 用于计算地震图像 ， 由MaxelerTechnologies制造 ， 并交付给Chevron 。几年来 ， FPGA在石油和天然气领域的应用不断扩大 ， 直到来自ASIC行业的压力导致CPU技术回归标准化 。 如今 ， 石油和天然气中的预测和模拟仍然很重要 ， 地震成像大多在CPU和GPU上完成 ， 但FPGA的机会仍然存在 。 我们需要注意的是 ， “今天的新事物是明天的遗产” ， 当然 ， 如今的新事物是对AI和数据的关注 。尽管如此 ， FPGA仍然是一种快速进入市场的方式 ， 是获得竞争优势的简单方法以及在许多关键任务情况下必不可少的技术——尽管与ASIC相比 ， 芯片价格昂贵 。 然而 ， 在与CPU或GPU上运行软件相比 ， 在HPC和数据中心中 ， FPGA的运营成本大大降低 。 与CPU和GPU相比 ， 所需的FPGA更少 ， 所需的冷却也更少 。 FPGA使得数据中心规模更小 ， 这触及了运营商担心数据中心可能会缩小的神经 。
ASIC与FPGA使用FPGA的另一种方法是增强ASIC 。 构建ASIC的目的是保持固定功能 ， 同时添加FPGA ， 为产品的最新更改或适应不同市场提供一定的灵活性 。现代FPGA集成了越来越多的硬功能 ， 变得越来越像ASIC ， 而ASIC有时会在其设计中添加一些FPGA结构 ， 用于调试、测试、现场修复以及根据需要灵活地添加少量功能 。尽管如此 ， ASIC团队一直在与FPGA概念抗争 。 ASIC设计师问：“您想要什么功能？”如果回答是“我还不知道” ， 他们会很不耐烦 。无人驾驶汽车行业就是这样一个新的战场 。 由于算法不断变化 ， 并且法律法规可能会在汽车进入市场时发生变化 ， 需要驾驶员更新 ， 因此解决方案需要灵活 。 FPGA的时钟频率较低 ， 散热片较小 ， 因此物理尺寸比CPU和GPU小 。 更低的功耗和更小的尺寸使FPGA成为显而易见的选择 。 尽管如此 ， GPU易于编程 ， 并且不需要三天时间来实现布局和路线 ， 因此对FPGA形成了一定挑战 。此外 ， 至关重要的是能够在汽车和云中运行相同的代码（主要用于模拟和测试） ， 因此FPGA必须先在云中使用 ， 然后才能在汽车中使用 。 由于这些原因 ， 许多开发人员更喜欢GPU 。
FPGA的发展FPGA在不断发展 。 现代接口正试图使FPGA更易于编程 ， 更加模块化 ， 并与其它技术更加协作 。 FPGA支持AXI（高级可扩展接口）总线 ， 这使它们更易于编程 ， 但也带来了极大的效率低下 ， 使得FPGA的性能降低 ， 最终竞争力大大降低 。 学术工作方面 ， 例如Eric Chung的关于“FPGA动态网络”的论文有助于解决路由问题 ， 但这种先进的思想尚未被业界所接受 。FPGA如何实现连接？对于具有大量数据流的HPC工作负载 ， 可以使用PCI Express并部署通信隐藏技术 。 但是 ， 像NFV（网络功能虚拟化）这样的小型工作负载如何能同时为大量用户提供服务呢 。 通常 ， 对于NFV和虚拟机加速而言 ， FPGA必须直接连接到CPU ， 并可能使用缓存一致性作为一种通信机制 ， 这是VMware最近研究的结果 。 当然 ， 关键的功能是具备FPGA崩溃时CPU不崩溃的能力 ， 反之亦然 。 超标量技术公司正在重新发现IBM大型机的时代需求 ， 从而将越来越多的复杂性带入标准化平台 。其它组织也有机会 。 在提供FPGA平台时 ， 组织无需进行ASIC开发的预算 ， 也无需了解最新的硅制造挑战和解决方案 ， 便可以开发电路 ， 并在其产品中建立竞争优势 ， 例如物联网网络边缘的新兴计算机会 ， 靠近传感器、显示器、或在数据流过时直接在线计算 。同时 ， FPGA公司正在垂直向上推堆栈 ， 并将其推入CPU插槽 ， 英特尔在该市场上占据主导地位 ， 其中包括针对NFV的特殊指令 。 数据中心中新CPU和FPGA进入的主要障碍不仅在于速度和成本 ， 还在于所有可能的I/O设备的软件和驱动程序的可用性 。使FPGA在数据中心中工作的关键是使其易于使用——例如 ， 使用自动工具来驱动FPGA的使用而不会产生布局和布线困难 。 微软率先在超标量数据中心中使用FPGA来加速Bing、NFV和AI算法 。 Microsoft还构建了抽象 ， 特定于领域的语言和灵活的硬件基础设施 。 在商业上 ， FPGA的主要问题是上市策略 。构建新芯片然后开始考虑该软件可能为时已晚 。 如何通过调整硬件来适配软件以及从现有软件中获取价值？这也带来了重新思考FPGA架构的机会 。 但是 ， 值得警告的是：硅产业正在吞噬现金 。 构建ASIC是一种扑克游戏 ， 多年来赌注不断增加 。 这是一场赢家通吃的比赛 ， FPGA之类的威胁在比赛初期就被淘汰 。FPGA正在为硅产业带来额外的突增风险 。


推荐阅读


上一篇：新机发布|手机圈三足鼎立形成，厚积薄发成友商杀手锏，新机备受热评？

下一篇：北京理工大学出版|你观察过路灯吗？路灯由谁控制呢？