GPU加快火熱背后 FPGA再次抖擻芳華

“假如無數(shù)多的猴子在無數(shù)多的打字機上隨機打字，并一連無限久的時間，那么在某個時候，它們一定會打出莎士比亞的全部著作。”這是法國數(shù)學(xué)家波萊爾在1909年提出的“無限猴子定理”。然而，這幫猴子卻難以分辨出它們打出的對象到底是什么。這就像一臺計較機在不斷運算，得出的只是一行行代碼。假如讓這些代碼更有意義，需要計較機大白本身在干什么，也就是所謂的人工智能（AI）、深度進修。事實上，除了人們?nèi)粘Ｋ蛘痰降膽?yīng)用和處事層，AI早已滲透到架構(gòu)層。

數(shù)據(jù)中心在呆板進修時代面對新的挑戰(zhàn)（圖片來自Wired）

人工智能涉及的規(guī)模很是遍及，家產(chǎn)、航天、貿(mào)易都有應(yīng)用，數(shù)據(jù)的積聚和闡明讓這種技能有了更高的代價。呆板開始分明用戶想要什么，可以預(yù)測將來的天氣和球賽的比分，這種人工智能與場景的團結(jié)，要實現(xiàn)的就是改變糊口方法息爭放出產(chǎn)力。微軟前執(zhí)行副總裁陸奇曾指出，假如大數(shù)據(jù)被充實操作，全球企業(yè)將特別得到1.6萬億美元的數(shù)字紅利。

海量數(shù)據(jù)的解讀對計較機能是不小的檢驗，設(shè)備堆疊和軟件優(yōu)化無法辦理基礎(chǔ)問題，要從基本架構(gòu)上做出改變。也就是說，將來的數(shù)據(jù)中心毫不是傳統(tǒng)意義上的通用計較機，而是可以針對業(yè)務(wù)需求做出感知響應(yīng)，同時分身效率與能耗，實現(xiàn)所謂的伶俐計較。更重要的是，跟著IPDC的成長，互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)業(yè)務(wù)和技能快速迭代，對數(shù)據(jù)中心提出了新的挑戰(zhàn)，需要更好地支持AI、呆板進修等前沿技能。

為了充實挖掘計較潛力，許多廠商都在實驗用GPU處理懲罰并行計較，其由數(shù)以千計的更小、更高效的焦點構(gòu)成，這些焦點專為同時處理懲罰多任務(wù)而設(shè)計，在Linpack測試中也可以得到更好的浮點運算機能。前不久，我們采訪了遐想團體中國區(qū)中央及行業(yè)技能支持和體驗中心總監(jiān)李鑫，他認為將來處事器布局會產(chǎn)生新的變革，計較與IO是完全分隔的，像NVIDIA這樣涉足GPU計較的廠商，一連攀升的股價足以說明這種技能的火熱。不外，GPU在兼容性、能耗、本錢等方面也存在一些缺陷，使得各人開始尋求其他方案，“老骨董”FPGA再次被提及。

近兩年，F(xiàn)PGA市場的大生意業(yè)務(wù)不絕。通過收購Altera，英特爾但愿借助更高的集成度，將數(shù)據(jù)中心用半導(dǎo)體的機能晉升兩倍以上，要在同一硅片上整合微處理懲罰器和FPGA，設(shè)計層面的整合較為重要。而作為全球最大的FPGA廠商之一，Xilinx在收購Auviz Systems（提供基于FPGA中間件IP，淘汰應(yīng)用功耗）之后，則會操作后者在數(shù)據(jù)中心和卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的技能，提高FPGA在人工智能規(guī)模的職位。

FPGA在AI數(shù)據(jù)中心時代殺出重圍

那么，F(xiàn)PGA為何能在AI數(shù)據(jù)中心時代殺出重圍呢？究其原因，無外乎兼容性、可定制、功耗、性價比。熟悉FPGA的人并不少，其全稱為Field-Programmable Gate Arra，即現(xiàn)場可編程門陣列，以硬件描寫語言（Verilog或VHDL）完成的電路設(shè)計，特點是可以分列組合出各類巨大的邏輯成果，縱然在出廠制品后也能按照設(shè)計需要改變邏輯模塊和毗連。并行計較時，F(xiàn)PGA包括的LUTs、register、DSP等經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)通過編程毗連，實現(xiàn)特定成果，而且可以重復(fù)重配利用。無論是比擬GPU照舊ASIC ，F(xiàn)PGA的兼容性和機動性都更好。

微軟的研究人員認為，通過在必應(yīng)網(wǎng)絡(luò)搜索數(shù)據(jù)中心利用FPGA，處事器可以或許快速處理懲罰更高的搜索查詢負載，所需設(shè)備數(shù)量有所削減，“在云情況中，可從頭設(shè)置邏輯將成為數(shù)據(jù)中心的首選資源實現(xiàn)機制，并將跟著時間推移而承載逾越傳統(tǒng)CPU的大部門數(shù)據(jù)中心計較任務(wù)。”

功耗方面，按照海潮為海內(nèi)某大型互聯(lián)網(wǎng)公司定制的FPGA實測數(shù)據(jù)顯示，一個FPGA加快卡的功耗約為20W-75W的功耗，對應(yīng)的1個GPU單位為235W-300W.另外，一塊中端GPU的每瓦單精度20Gflops/W，而FPGA為60Gflops/W-80Gflops/W.不外在實現(xiàn)同樣成果時，F(xiàn)PGA較GPU和ASIC需要的電路面積更大，這也導(dǎo)致了其總功耗優(yōu)勢下降，尚需進一步優(yōu)化。

全球FPGA市場的年均增長率會到達7%（數(shù)據(jù)來自Gartner）

應(yīng)用方面，F(xiàn)PGA在通信、醫(yī)療、家產(chǎn)、軍事等規(guī)模均有涉足，譬喻信號基站就需要FPGA舉辦數(shù)據(jù)處理懲罰，架構(gòu)的遍及適應(yīng)性也為FPGA應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心打下了基本。市場觀測機構(gòu)Gartner預(yù)測，從2014年到2023年，全球FPGA市場的年均增長率會到達7%.

FPGA仍有不敷 分身機動和機能是要害