三大戰(zhàn)略下Xilinx描繪了數(shù)據(jù)的三位一體:全面加速與自適應(yīng)譜一曲絕唱
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上一篇,21ic中國(guó)電子網(wǎng)在《擁抱開(kāi)源的Xilinx描繪了AI之下的剛?cè)岵?jì): Vitis AI平臺(tái)正式開(kāi)放下載》中說(shuō)到,在摩爾定律放緩,登納德縮放比例定律和阿姆達(dá)爾定律接近瓶頸,現(xiàn)在是異構(gòu)CPU與加速器的“黃金時(shí)代”。此前主要講解Xilinx在自適應(yīng)異構(gòu)平臺(tái)方面的戰(zhàn)略,本篇將重點(diǎn)講解在數(shù)據(jù)方面,Xilinx所描繪的智能世界。
根據(jù)Xilinx總裁兼CEO Victor Peng在2019賽靈思開(kāi)發(fā)者大會(huì)(XDF)亞洲站上的介紹,Xilinx的三大戰(zhàn)略在于“數(shù)據(jù)中心優(yōu)先”、“加速核心市場(chǎng)發(fā)展”、“驅(qū)動(dòng)自適應(yīng)計(jì)算”,在數(shù)據(jù)中心生態(tài)系統(tǒng)方面。據(jù)Victor Peng公開(kāi)的數(shù)據(jù)顯示,目前Xilinx擁有7517個(gè)企業(yè)與學(xué)術(shù)單位,834個(gè)加速器項(xiàng)目,95已發(fā)布的應(yīng)用。那么在在戰(zhàn)略部署上具體如何?
圖1:Xilinx總裁兼CEO Victor Peng
數(shù)據(jù)中心優(yōu)先
在數(shù)據(jù)中心方面,Victor Peng強(qiáng)調(diào)Xilinx追求的是“計(jì)算+存儲(chǔ)+網(wǎng)絡(luò)”的三位一體的數(shù)據(jù)中心加速。據(jù)統(tǒng)計(jì),2018年,全球生產(chǎn)的全部閃存容量為 0.25 ZB。而2019年全球預(yù)計(jì)數(shù)據(jù)總量 40 ZB。據(jù)IDC預(yù)測(cè),2025年全球數(shù)據(jù)將有 175 ZB 的總量。而中國(guó)將于 2025 年以 48.6ZB 的數(shù)據(jù)量及 27.8% 的占比,成為全球最大的數(shù)據(jù)匯集地。
而其中的計(jì)算則將會(huì)是一個(gè)70-80億美元規(guī)模的市場(chǎng)。當(dāng)然,如此驚人而又龐大的數(shù)據(jù)量,對(duì)于存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)都是巨大的考驗(yàn)。
在XDF2019數(shù)據(jù)中心小組采訪中,Xilinx執(zhí)行副總裁兼數(shù)據(jù)中心事業(yè)部總經(jīng)理Salil Raje對(duì)記者解釋表示,在計(jì)算方面,一直以來(lái)都是FPGA的強(qiáng)項(xiàng),CPU+Xilinx FPGA以及未來(lái)即將推出的Versal ACAP(自適應(yīng)計(jì)算加速平臺(tái))的加速(部分產(chǎn)品已實(shí)現(xiàn)Versal),將實(shí)現(xiàn)巨大的速度提升。通過(guò)實(shí)例具體來(lái)講,生命科學(xué)公司lllumina在基因組分析應(yīng)用上提速了90倍,而Aupera公司則在每瓦性能成本上提升了33倍。
在存儲(chǔ)方面,實(shí)際上很多客戶(hù)并不想在SSD和CPU之間來(lái)回轉(zhuǎn)移,利用賽靈思解決方案可使其在很好的計(jì)算存儲(chǔ)能力中聚集,通過(guò)加速壓縮、解壓縮、解密,而無(wú)需在SSD與CPU間來(lái)回轉(zhuǎn)移。目前來(lái)說(shuō),已與IBM、美光、三星等開(kāi)展了合作,部署加速存儲(chǔ)和計(jì)算存儲(chǔ),從而可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在最近的地方處理。
在網(wǎng)絡(luò)方面,Xilinx提供相關(guān)智能網(wǎng)卡,即SmartNIC,該產(chǎn)品會(huì)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)直接數(shù)據(jù)流入過(guò)程中進(jìn)行處理,連接入FPGA網(wǎng)絡(luò)之中,SmartNIC可通過(guò)移除惡意數(shù)據(jù)包提供更好的安全性,并通過(guò)將網(wǎng)絡(luò)堆棧CPU卸載到SmartNIC來(lái)加速數(shù)據(jù)包處理。SmartNIC則是融合領(lǐng)先的 FPGA、MPSoC 和 ACAP 解決方案與 Solarflare 的超低時(shí)延網(wǎng)絡(luò)接口卡( NIC )技術(shù)以及 Onload 應(yīng)用加速軟件的一個(gè)解決方案。
圖2:三位一體的賽靈思加速
不僅如此,除了三位一體的全面加速以外,自適應(yīng)仍然是關(guān)鍵詞,Victor Peng表示,數(shù)據(jù)中心未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)是可分解和組合的分布式自適應(yīng)計(jì)算。他對(duì)此解釋表示,數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)分為公有云、私有云、混合云、企業(yè)云等,而分布式自適應(yīng)最核心的價(jià)值在于“更低的總擁有成本(TCO)”、“高性能與低延時(shí)”、“無(wú)需更新芯片即可定制化和快速創(chuàng)新”。
圖3:分布式自適應(yīng)計(jì)算核心價(jià)值
而Versal ACAP就是實(shí)現(xiàn)分布式自適應(yīng)的關(guān)鍵點(diǎn),據(jù)Salil Raje介紹,ACAP是專(zhuān)門(mén)針對(duì)軟件開(kāi)發(fā)人員架構(gòu)使用的,當(dāng)然其中也包含許多硬件元素,可接入到CPU服務(wù)器上進(jìn)行編程,另外,在片上網(wǎng)絡(luò)上也擁有一些高數(shù)據(jù)處理率的AI引擎和無(wú)線進(jìn)行自適配。當(dāng)然,這個(gè)自適應(yīng)平臺(tái)支持也非常廣泛,包括X86或Arm架構(gòu)。
圖4:Xilinx執(zhí)行副總裁兼數(shù)據(jù)中心事業(yè)部總經(jīng)理Salil Raje
上文所提到的Aupera公司,就是分布式計(jì)算架構(gòu)視頻處理系統(tǒng),其去中心化,打破傳統(tǒng)x86架構(gòu)瓶頸,將顛覆現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心的視頻處理格局。單臺(tái)設(shè)備配置高達(dá)48個(gè)Zynq® UltraScale+™ MPSoC處理引擎,可并行處理380路H.264/H.265高清視頻碼流,實(shí)現(xiàn)單位能耗相同下相比傳統(tǒng)方案33倍的性能以及1/10機(jī)架空間的壓倒性?xún)?yōu)勢(shì)。
另外,在數(shù)據(jù)中心加速器方面,據(jù)Victor Peng介紹,Xilinx陸續(xù)推出Alveo U50、U200、U250和U280四款加速卡產(chǎn)品系列,值得一提的是,產(chǎn)品系列已在美國(guó)、歐洲、中國(guó)市場(chǎng)上得到廣泛應(yīng)用。
圖5:Alveo 加速器卡產(chǎn)品系列
加速核心市場(chǎng)發(fā)展
在加速核心市場(chǎng)發(fā)展方面,賽靈思長(zhǎng)期以來(lái)不斷向工業(yè)與視覺(jué)、專(zhuān)業(yè)A/V與廣播、汽車(chē)、消費(fèi)領(lǐng)域、醫(yī)療與科學(xué)、測(cè)試測(cè)量與仿真、有線通信、無(wú)線通信八大領(lǐng)域的客戶(hù)輸出最新硬件加速技術(shù)。
尤其是汽車(chē)領(lǐng)域,Victor表示,2018年Xilinx的自適應(yīng)器件已覆蓋29個(gè)汽車(chē)品牌和111款車(chē)型中,具體則坐擁百度Apollo、BYD、DAIMILER、MAGNA、小馬智行等合作。從ZU2到ZU11,Xilinx目前出貨量超過(guò)了1.7億片,特別是最近發(fā)布的ZU7和ZU11 Zynq UtraScale+產(chǎn)品符合汽車(chē)安全、質(zhì)量和可靠性要求。
圖6:實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛
驅(qū)動(dòng)自適應(yīng)計(jì)算
重頭戲來(lái)了,之前在數(shù)據(jù)中心和AI自適應(yīng)平臺(tái)Vitis的關(guān)鍵詞便是自適應(yīng),據(jù)Victor Peng介紹,Xilinx的平臺(tái)轉(zhuǎn)型之路分為硬件和軟件兩方面。
在硬件方面,此前非常“硬核”的FPGA逐漸變軟,自7nm架構(gòu)及全新Versal自適應(yīng)計(jì)算架構(gòu)(ACAP)產(chǎn)品宣布研發(fā)后,2019年產(chǎn)品多數(shù)已實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)。另外,自適應(yīng)加速卡也是“自適應(yīng)”硬件陣容的重頭戲。
圖7:平臺(tái)轉(zhuǎn)型之路—硬件
在軟件方面,在上篇文章中也進(jìn)行了詳細(xì)介紹,便是Vitis平臺(tái),而這款平臺(tái)的重頭戲則也瞄準(zhǔn)自適應(yīng)這一關(guān)鍵詞之內(nèi),這一平臺(tái)相當(dāng)于將Xilinx的全套產(chǎn)品進(jìn)行了一次大集合,并加入了異構(gòu)和自適應(yīng)的概念。不僅支持此前推出的硬件設(shè)計(jì)套件Vivado和為數(shù)據(jù)中心開(kāi)發(fā)的SDAccel,當(dāng)然也支持異構(gòu)架構(gòu)的Zynq SoC和Versal ACAP,再加上全新推出的開(kāi)源的Vitis AI套件,硬件、軟件人員可一站式完成開(kāi)發(fā)。
圖8:平臺(tái)轉(zhuǎn)型之路—軟件
總結(jié)
近幾年,F(xiàn)PGA的發(fā)展緣起5G、AI與大數(shù)據(jù),實(shí)際AI方面目前仍然還是處于早期階段,還會(huì)持續(xù)快速增長(zhǎng)。Salil Raje告訴記者,過(guò)去一兩年當(dāng)中,多數(shù)FPGA增長(zhǎng)主要來(lái)自5G、數(shù)據(jù)中心的計(jì)算存儲(chǔ)方面和視頻。而隨著數(shù)據(jù)量持續(xù)的增加,異構(gòu)和加速近乎是現(xiàn)代的唯一解法,那么FPGA便是最重要的角色之一。
在談及越來(lái)越多云服務(wù)商的自主AI芯片問(wèn)題時(shí),Salil Raje表示,其實(shí)很多超大規(guī)模的云服務(wù)供應(yīng)商在很多應(yīng)用上的工作負(fù)載,是會(huì)占用自身很大一部分的計(jì)算算力,所以要尋找一些解決方案來(lái)構(gòu)建自己的ASIC芯片。當(dāng)然,Xilinx實(shí)際上在此仍然是發(fā)揮非常重要的作用的,其中需要解決一部分的算力是仍然需要Xilinx的加速器進(jìn)行解決的,比如谷歌擁有自主研發(fā)的TPU,但同時(shí)依然在使用Xilinx的加速器。
“打造靈活應(yīng)變,萬(wàn)物智能的世界”伴隨著XDF2019現(xiàn)場(chǎng)映刻的這句話(huà),Xilinx正雙持“全面加速”與“自適應(yīng)”兩大寶劍,面對(duì)著后摩爾定律的異構(gòu)與加速器時(shí)代,而這一曲,則由Vitis串聯(lián)起Xilinx所期盼的生態(tài)環(huán)境。
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