Kada je Intel prošle godine kupio Alteru, bilo je nagađanja o tome kako ćemo u budućnosti vidjeti FPGA proizvode unutar Intelove postojeće proizvodne linije. Intel je ranije izjavio da namjerava ponuditi Xeon procesor sa integriranim FPGA, ali još čekamo da čujemo neku konkretnu informaciju o tome kako će taj proizvod izgledati. Nova Stratix 10 obitelj sadrži mikroprocesor – ali je to ARM čip, a ne Intelov čip.
To međutim ne znači da se Intelov „DNK“ ne nalazi u novom FPGA. Prema Intelovom glasnogovorniku, Stratix 10 nudi dvostruke performanse jezgre, do 70% nižu potrošnju, do 1 TBps memorijske propusnosti sa dodatnim HBM2 (to je 128 GB/s) i brzine do čak 10 TFLOPS. ARM mogućnosti su dobivene od strane četverojezgrenog Cortex-A53.
Prema Intelu, Stratix 10 je nanovo projektiran da bi imao performanse koje su drastično bolje od bilo kojeg konkurentskog rješenja na tržištu. Novi čip koristi “hiper-registre” da smanji zagušenje te da omogući podešavanje performansi bez potrebe za dodatnim prilagodljivim logičkim modulima (ALM). Čip omogućuje lokaliziran programabilan sat kako bi smanjio vremensku nepreciznost. Ovo poboljšanje je navodno “ključna značajka koja omogućuje HyperFlex arhitekturi da dostigne dvostruke performanse.”
Kod Stratix 10, Intel isporučuje dvostruke performanse i gustoću veću od pet puta u odnosu na prethodnu generaciju FPGA, do 70% nižu potrošnju nego kod Stratix V FPGA, dok zadržava ekvivalentne performanse. Tu je također i brzina do 10 teraflopsa, do 1 TB memorijske propusnosti koja uključuje integriranu memoriju visoke propusnosti (High-Bandwidth Memory) i ugrađeni četverojezgreni 64-bitni ARM Cortex-A53 čip.
FPGA je među grupom akceleratora koji se koriste kako bi ubrzali performanse velikih sustava, dok imaju smanjenu potrošnju energije. Akceleratori – posebno grafički čipovi iz Nvidia i Advanced Micro Devices i x86 Xeon Phi koprocesori iz Intela – se koriste u računalima visokih performansi (HPC) i super-računalima.
Međutim, sa porastom broja priključenih uređaja i pratećih podataka, povećanim korištenjem cloud computing-a i internet of things (IOT), kao i sve većeg broja videa u mrežnom prometu, korištenje ovakvih akceleratora se također sve više i više povećava.
Intelovi dužnosnici su izjavili kako očekuju da će se FPGA akceleratori koristiti u čak 30% data servera do 2020. godine.
Intel je naslijedio Stratix FPGA tehnologiju kada je prošle godine kupio Alteru za 16,7 milijardi dolara. Altera i Xilinx su primarni proizvođači koji stoje iza FPGA, koji imaju dodatnu korist jer imaju mogućnost da se reprogramiraju za različita opterećenja. Intel je počeo isporučivati Xeon server čipove sa Arria 10 FPGA akceleratorima početkom ove godine.
Uz FPGA i Xeon Phi koprocesore, Intelovi dužnosnici žele povećati broj opcija za akceleratore tako što rade sa eASIC i žele kreirati posebno integrirane sklopove za određene namjene (ASIC), za prilagođene Xeone koji se koriste u poslovnim data serverima i cloud okruženjima za takva opterećenja kao što su podatkovna analitika i sigurnost. Intel je bio partner sa Alterom i prije kupnje kompanije.
Intel nije jedini proizvođač čipova koji se okreće ka FPGA. Xilinx ima partnerstvo sa brendovima kao što su Qualcomm – koji razvija ARM čipsete (SoC) usmjerene ka serverima – i IBM, koji korist FPGA od Xilinx-a u sustavima za opterećenja kao što su analitika podataka, strojno učenje, virtualizacija mrežnih funkcija (NFV), HPC i medicini na istraživanjima gena.
Intel također upućuje na nove dizajnerske alate i mogućnosti za koje tvrdi da omogućuju da se Stratix 10 učinkovitije nosi sa različitim problemima u odnosu na druge FPGA. Čip je izrađen na Intelovom 14nm Tri-Gate procesu. Altera i Intel nisu jedini ovdje; Achronix je također napravio FPGA sa tvrtkom Santa Clara, ali Achronix koristi Intelov stariji 22nm proces.
FPGA spada pod granu računarstva o kojoj se obično ne priča puno. No, oni se opsežno koriste u data centrima, softverski definiranom umrežavanju i prototipovima uređaja. Slika ispod pokazuje široke razlike između tri vrste integriranih kola i dok se usredotočuje na energetsku učinkovitost, možemo ovo također uzeti kao široki pregled ukupnih performansa.
Na lijevoj strani grafikona imate mikroprocesore poput procesora opće namjene koji dolaze od AMD-a, Intela i ARM-a. Ovi čipovi nude veliku fleksibilnost i širok izbor alata za programiranje procesora i zato procesori mogu obavljati bilo koji posao (iako ne nužno dobro). FPGA su energetski učinkovitiji od običnih procesora, ali nisu toliko fleksibilni, mogu se programirati da dupliraju neke funkcije i tempiranje drugih procesora i to je razlog zašto se mnoge replike konzola koje možete kupiti oslanjaju na FPGA umjesto da se oslanjaju na stari, izvorni NES hardver.
Na drugom kraju grafikona imate ASIC, koji je kreiran da dobro obavlja jedan određeni zadatak i da nudi maksimalne performanse, ali ima ograničenu reprogramabilnost. Moderni GPU-i se ponekad smatraju da su istovjetni sa ASIC, iako su funkcionalni i za opće namjene (ASIC je na kraju preuzeo izradu kripto valuta upravo zato što može nadmašiti GPU).
Intelovi novi FPGA napori nisu slučajni, obzirom da je tvrtka već uložila značajna sredstva za kupnju Altere i njihovih proizvodnih procesa u dizajniranju novog hardvera. Kompletne specifikacije koje opisuju nove mogućnosti čipa su dostupne ovdje.
Piše: G.P.
