數(shù)據(jù)在源源不斷產(chǎn)生，數(shù)據(jù)中心需要越來(lái)越多的存儲(chǔ)設(shè)備承載數(shù)據(jù)，同時(shí)也要通過(guò)大量計(jì)算將無(wú)序的數(shù)據(jù)加以提取，形成有用信息，從而服務(wù)于人們的生活。面對(duì)海量的數(shù)據(jù)分析，只憑借CPU來(lái)進(jìn)行大數(shù)據(jù)計(jì)算遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法滿足需求，因此設(shè)計(jì)人員想到為數(shù)據(jù)中心加速。一般加速分為兩種，第一是基于ASIC的可以針對(duì)特定應(yīng)用進(jìn)行加速的專用加速器，另一種是可以降低用戶運(yùn)營(yíng)和數(shù)據(jù)分析成本的通用加速器，F(xiàn)PGA適用于多種場(chǎng)景。
作為全球最大的數(shù)據(jù)中心供應(yīng)商，如今英特爾在從PC公司轉(zhuǎn)向以數(shù)據(jù)為中心的企業(yè)。為了更好地服務(wù)于數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)，英特爾早在2015年就收購(gòu)了Altera公司，讓FPGA與CPU結(jié)合為客戶提供更好的解決方案，在2017年英特爾大力推動(dòng)了FPGA易用性。據(jù)英特爾公司可編程解決方案事業(yè)部亞太區(qū)市場(chǎng)拓展經(jīng)理劉斌介紹，“體現(xiàn)在三方面：第一，推出基于英特爾 Arria 10 GX FPGA的英特爾可編程加速卡；第二，推出面向英特爾至強(qiáng)CPU和FPGA的加速堆棧；第三，加速器功能的生態(tài)系系統(tǒng)。”
加速堆棧：增強(qiáng)性能，化繁為簡(jiǎn)
如今的數(shù)據(jù)中心支持虛擬機(jī)，在云數(shù)據(jù)中心遷移時(shí)，考慮到基于FPGA的云儲(chǔ)機(jī)和隔離問(wèn)題，非常有必要和通用加速卡做成軟件棧，支持云化卡。劉斌表示，“這樣的軟件堆棧的價(jià)值有三點(diǎn)：第一，為開(kāi)發(fā)人員節(jié)省時(shí)間，比如像數(shù)學(xué)家、金融分析師等用戶，不需要了解FPGA如何使用就可以完成自己的需求，可以專注于提高解決方案的獨(dú)特價(jià)值；第二，因?yàn)镕PGA是通用接口，從一個(gè)公有云到另一種公有云移植時(shí)，可以通過(guò)通用接口快速遷移，不需要做兩套方案，用戶可以復(fù)用代碼；第三，支持開(kāi)發(fā)商和生態(tài)系統(tǒng)更輕松地開(kāi)發(fā)和部署英特爾 FPGA以優(yōu)化工作負(fù)載。”
這套平臺(tái)開(kāi)發(fā)工具OPAE（開(kāi)放可編程加速引擎）是開(kāi)源的，開(kāi)源的優(yōu)勢(shì)在于合作伙伴可以基于OPAE繼續(xù)開(kāi)發(fā)產(chǎn)品，就像蘋(píng)果iOS生態(tài)系統(tǒng)一樣，很多客戶可以基于iOS開(kāi)發(fā)自己的APP。另外，加速軟件堆棧是免費(fèi)的，客戶可以從網(wǎng)上直接下載。總之，加速堆棧提供了一種軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境，確保龐大的開(kāi)發(fā)人員社區(qū)能夠受益于 FPGA 的卓越性能和靈活性。未來(lái)這些軟件平臺(tái)會(huì)統(tǒng)一，在英特爾的軟件平臺(tái)上可以訪問(wèn)所有的軟件平臺(tái)。
英特爾的加速卡更有質(zhì)量保證
關(guān)于數(shù)據(jù)中心加速，早在幾年前就已經(jīng)有人提出了異構(gòu)形式，英特爾的FPGA和處理器的發(fā)展相一致，可編程加速卡堆棧和至強(qiáng)處理器相整合，加速卡會(huì)不斷在英特爾工藝上進(jìn)行升級(jí)。另外，加速卡是FPGA進(jìn)入計(jì)算領(lǐng)域的一種形態(tài)，未來(lái)也有其它方式的產(chǎn)品。”
劉斌指出，“我們和加速卡廠商是合作伙伴，市場(chǎng)需要不停加熱，客戶需求會(huì)有差異性，我們不指望一種加速卡解決所有問(wèn)題，但是我們給加速卡廠商優(yōu)先的支持。目前看，市場(chǎng)上沒(méi)有哪家公司在做堆棧能實(shí)現(xiàn)真正質(zhì)量級(jí)的保證，我們將加速器和軟件整合到一起，未來(lái)英特爾出加速卡會(huì)自己適配起來(lái)。”
現(xiàn)在，采用英特爾PAC的戴爾服務(wù)器已經(jīng)大量上市，其中富士通支持重點(diǎn)客戶使用；在常見(jiàn)的軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境中提供通用硬件加速性能；面向財(cái)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)分析和數(shù)據(jù)庫(kù)加速的高性能解決方案。
英特爾給出兩個(gè)案例：財(cái)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)分析和加強(qiáng)數(shù)據(jù)庫(kù)性能
財(cái)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)分析的主要挑戰(zhàn)在于：數(shù)據(jù)量高達(dá)若干TB，計(jì)算密集型；模型持續(xù)演進(jìn)，純軟件實(shí)現(xiàn)存在性能限制。通過(guò)PAC方案及加速軟件堆棧，使Levyx公司的效率大幅度提升，相比傳統(tǒng)spark實(shí)施，每符號(hào)算法加速提升850％，端到端期權(quán)交易模擬加速是過(guò)去的2倍以上。
數(shù)據(jù)庫(kù)加速
以前的方案，ETL環(huán)節(jié)耗時(shí)，不能達(dá)到實(shí)時(shí)效果，從分析數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)到業(yè)務(wù)分析無(wú)法執(zhí)行復(fù)雜的實(shí)時(shí)分析。通過(guò)FPGA加速可以完成兩項(xiàng)關(guān)鍵計(jì)算：FPGA加速轉(zhuǎn)換ETL和FPGA加速分析。結(jié)果顯示，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析加速20倍，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)倉(cāng)儲(chǔ)加速2倍，存儲(chǔ)壓縮3倍，給最終用戶數(shù)據(jù)庫(kù)部署2－3倍。
除了這兩種應(yīng)用，F(xiàn)PGA加速還可以應(yīng)用于人工智能、視頻轉(zhuǎn)碼、網(wǎng)絡(luò)安全、基因研究等領(lǐng)域，未來(lái)會(huì)繼續(xù)探索。