基于萊迪思Nexus平臺構建助力未來高性能數(shù)據(jù)中心發(fā)展

隨著公共云服務器和網絡邊緣計算系統(tǒng)在整個數(shù)據(jù)中心環(huán)境中的快速增長，安全性、能效和系統(tǒng)整體性能變得越來越重要。物聯(lián)網和5G連接的興起需要巨大的處理能力，這給服務器帶來了前所未有的壓力。量子計算在未來十年內有望上線，在此之前系統(tǒng)設計人員的任務是盡可能安全高效地滿足這些需求。FPGA能夠始終如一地在這種敏捷的環(huán)境如中提供保持同步所需的靈活性和低功耗管理，并且隨著時間的推移，這些器件會變得越來越先進。

例如，萊迪思FPGA尤其注重增強FPGA的功能。萊迪思Mach FPGA系列專為平臺管理和安全而設計，而最新的萊迪思MachXO5-NX系列基于萊迪思Nexus平臺構建，提供更先進的系統(tǒng)控制，極大助力了服務器領域的發(fā)展。

實現(xiàn)網絡彈性

近年來，83%的企業(yè)都經歷過固件攻擊，因此他們對網絡彈性的需求不言而喻。由于分布式計算大行其道，攻擊面越來越大，現(xiàn)在的攻擊包括網絡、供應鏈和物理攻擊。這已不再是是否會遭受攻擊的問題，受到攻擊只是時間問題。如何應對才至關重要。

為了讓數(shù)據(jù)中心具備網絡彈性，需要首先采取主動措施來保護數(shù)據(jù)。之后需要檢測外來攻擊并從中恢復，同時還需要保證一定的運行水平來維持服務要求。平臺固件保護恢復（PFR）提供了保護、檢測和恢復的實時周期，該方案以硬件可信根（RoT）器件為基礎，如萊迪思MachXO3D、Mach-NX或MachXO5-NX FPGA。萊迪思還提供交鑰匙解決方案，客戶可以選擇萊迪思和AMI聯(lián)合開發(fā)的解決方案——在萊迪思RoT器件上運行的Tektagon XFR。

這些FPGA不僅會在惡意軟件入侵或者系統(tǒng)遭遇攻擊時才進行檢測，而是會主動監(jiān)控系統(tǒng)的啟動前和啟動后的狀態(tài)。如果遭遇了固件攻擊， FPGA上的閃存器件可以加載授權固件的黃金鏡像，覆蓋未經授權的版本，確保系統(tǒng)恢復。這種保護、檢測和恢復功能遵循NIST SP-800-193 PFR規(guī)范。

萊迪思FPGA通常用于服務器平臺上的電源控制應用。絕大多數(shù)服務器都采用萊迪思FPGA控制系統(tǒng)復位和上電時序。這意味著FPGA是最先上電和最后斷電的器件之一。將這種特性與相安全功能結合，會讓我們的安全解決方案幾乎“不可繞過”。在啟動時，如果檢測到惡意行為，萊迪思FPGA可以保持系統(tǒng)復位狀態(tài)，確保系統(tǒng)在繼續(xù)啟動之前恢復到已知的完好配置，從而有助于防止攻擊進一步擴散。為了幫助我們的客戶在整個全球供應鏈中保護其組件，萊迪思提供了屢獲殊榮的供應鏈保護服務——Lattice SupplyGuard。萊迪思SupplyGuard是一項開創(chuàng)性的服務，我們提供工廠鎖定的IC，這些IC只能使用由目標客戶開發(fā)、簽名和加密的配置位流進行編程。芯片完全鎖定出廠，只有客戶擁有解鎖它們所需的憑證，便于可靠，單向，安全的所有權轉移。

除了本身具備彈性之外，F(xiàn)PGA的現(xiàn)場升級功能還允許系統(tǒng)架構師部署可處理后量子加密算法的設備，而無需等待新的流片，以及在設計鎖定后處理任何新發(fā)現(xiàn)的安全漏洞。

低功耗高性能領導者

平均而言，服務器和冷卻系統(tǒng)占據(jù)了美國數(shù)據(jù)中心直接用電量的最大比重。隨著云和網絡邊緣計算服務器數(shù)量的增加，在服務器設計中必須重視高效的電源管理功能，不僅要控制電源成本，還要推動未來的可持續(xù)發(fā)展。萊迪思FPGA專為提高能效而設計，為系統(tǒng)設計人員提供了堅實的低功耗基礎，與同級別的類似器件相比，功耗可降低多達4倍。這部分是因為FPGA擁有并行處理能力。FPGA無需依賴功耗更高且多為串行的微控制器或微處理器，而是同時處理多個功能（即并行），從而更好地整合功能，以更少的功耗完成更多工作。萊迪思FPGA比同類競品器件小10倍，幫助系統(tǒng)設計人員能夠創(chuàng)造更緊湊的產品尺寸，實現(xiàn)更高的整體系統(tǒng)效率。

例如，BMC功能和其他一些組件現(xiàn)在可以整合到FPGA中，在相同的低功耗、小尺寸封裝中提供更多功能?？梢詫PGA進行編程，實現(xiàn)自適應的風扇算法和預測性維護功能。這些算法將根據(jù)冷卻風扇的工作負載調節(jié)其功率，從而更有效地使用能源。它們還可以監(jiān)控風扇自身的使用壽命，在其報廢之前及時更換，并在其他風扇需要提高效率時調整配電?；谌R迪思Nexus的FPGA軟失效率極低，這得益于它們所采用的FD-SOI工藝技術，有助于系統(tǒng)更可靠地運行。

這些優(yōu)點不僅在推動可持續(xù)發(fā)展方面非常重要，而且對數(shù)據(jù)中心的整體運營也很有價值。除了惡意攻擊的風險外，極端天氣事件也是導致系統(tǒng)中斷的主要原因，美國45%的數(shù)據(jù)中心報表示經歷過此類事件，損害了他們的運營能力。系統(tǒng)設計人員在開發(fā)新設計時，必須考慮所有威脅要素，將安全功能構建到盡可能低功耗、小尺寸的設計中。

提升系統(tǒng)總體性能

FPGA 提供的高能效系統(tǒng)控制和網絡彈性只是數(shù)據(jù)中心提高其整體運營能力的開端。為了加速數(shù)據(jù)中心的處理能力，F(xiàn)PGA可以有效地分擔通常由CPU處理的工作負載，從而釋放它的算力，更有效地分配資源。

審核編輯：郭婷