ACAP(自適應(yīng)計(jì)算加速平臺(tái)):大數(shù)據(jù)和人工智能的必然趨勢(shì)

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大數(shù)據(jù)和人工智能的必然趨勢(shì)

3月19日，賽靈思公司（Xilinx, Inc.）宣布推出自適應(yīng)計(jì)算加速平臺(tái)（Adaptive Compute Acceleration Platform，ACAP）。ACAP是一個(gè)高度集成的多核異構(gòu)計(jì)算平臺(tái)，能根據(jù)各種應(yīng)用與工作負(fù)載的需求從硬件層對(duì)其進(jìn)行靈活修改，可為用戶從端點(diǎn)到邊緣再到云端多種不同技術(shù)的快速創(chuàng)新提供支持。ACAP的自適應(yīng)能力可在工作過(guò)程中以毫秒級(jí)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)CPU 與 GPU 所無(wú)法企及的性能與性能功耗比。

在大數(shù)據(jù)與人工智能迅速興起的時(shí)代，ACAP 理想適用于加速?gòu)V泛的應(yīng)用，其中包括視頻轉(zhuǎn)碼、數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)壓縮、搜索、AI推斷、基因組學(xué)、機(jī)器視覺(jué)、計(jì)算存儲(chǔ)及網(wǎng)絡(luò)加速等領(lǐng)域。

Xilinx對(duì)ACAP的研發(fā)經(jīng)歷了四年時(shí)間，1500多名工程師，累積投資達(dá)10億美金，研發(fā)出這個(gè)由500億晶體管組成的怪獸級(jí)芯片，代號(hào)為Everest（珠穆朗瑪峰）目前，被稱為芯片之王的Volta GPU（NVIDIA）大概是210億晶體管，Everest的規(guī)模是其2.5倍，從人工智能AI計(jì)算性能方面分析，其性能為現(xiàn)有FPGA性能的20倍。與CPU相比的話，圖像處理能力為CPU的10倍，

數(shù)據(jù)處理能力為CPU的90倍，如果在基因組測(cè)序方面，其性能為CPU的100倍，所以，Xilinx主要集中與基因測(cè)序相關(guān)領(lǐng)域，合作伙伴包括有：NGCodec, Ryft 和Edico Genome。

Moor Insights & Strategy 市場(chǎng)調(diào)查公司創(chuàng)始人 Patrick Moorhead 表示：“這就是未來(lái)計(jì)算的形式。我們所說(shuō)的是能在幾分鐘內(nèi)即完成基因組排序，而非幾天；數(shù)據(jù)中心能根據(jù)計(jì)算需求自行對(duì)其服務(wù)器的工作負(fù)載進(jìn)行編程調(diào)整，例如在白天進(jìn)行視頻轉(zhuǎn)碼，晚上則執(zhí)行影像識(shí)別。這一點(diǎn)意義非常重大”。

賽靈思總裁兼首席執(zhí)行官（CEO）Victor Peng 表示，ACAP是一項(xiàng)重大的技術(shù)顛覆，是賽靈思更廣泛市場(chǎng)戰(zhàn)略的一部分，將幫助賽靈思朝著 FPGA 以外的領(lǐng)域發(fā)展，并突破‘僅支持硬件開(kāi)發(fā)者’的局限。ACAP 產(chǎn)品在數(shù)據(jù)中心以及廣泛市場(chǎng)領(lǐng)域的應(yīng)用，將加速自適應(yīng)計(jì)算技術(shù)的廣泛普及，從而讓智能、互連、自適應(yīng)的世界更早成為現(xiàn)實(shí)。

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ACAP 技術(shù)細(xì)節(jié)

ACAP 的核心是新一代的 FPGA 架構(gòu)，結(jié)合了分布式存儲(chǔ)器與硬件可編程的 DSP 模塊、一個(gè)多核 SoC 以及一個(gè)或多個(gè)軟件可編程且同時(shí)又具備硬件自適應(yīng)性的計(jì)算引擎，并全部通過(guò)片上網(wǎng)絡(luò)（NoC）實(shí)現(xiàn)互連。ACAP還擁有高度集成的可編程I/O功能，根據(jù)不同的器件型號(hào)這些功能從集成式硬件可編程存儲(chǔ)器控制器，到先進(jìn)的SerDes收發(fā)器技術(shù)，前沿的RF-ADC/DAC和集成式高帶寬存儲(chǔ)器（HBM）。

軟件開(kāi)發(fā)人員將能夠利用 C/C++、OpenCL 和 Python 等軟件工具應(yīng)用ACAP系統(tǒng)。同時(shí)，ACAP也仍然能利用 FPGA 工具從RTL 級(jí)進(jìn)行編程。

“Everest”是基于臺(tái)積電7nm工藝，將與2019年上市，其結(jié)構(gòu)包括有：

分布式內(nèi)存

Hardware-programmable DSP模塊

多核SoC

一個(gè)或多個(gè)軟件可編程,hardware-adaptable計(jì)算引擎

網(wǎng)絡(luò)芯片(NoC)

安全與電源管理芯片上的控制塊

Hardware-programmable內(nèi)存控制器

CCIX和作為PCIe支持

多模以太網(wǎng)控制器

可編程I / O接口和序列化/反序列化(并行轉(zhuǎn)換器)

高帶寬內(nèi)存或可編程adc和dac的版本

與當(dāng)今最新的 16 納米Virtex? VU9P FPGA 相比，“Everest”有望將深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的性能提升20 倍?；凇癊verest”的 5G 遠(yuǎn)程無(wú)線電頭端和目前最新的 16 納米無(wú)線電相比可將帶寬提升 4 倍。屆時(shí)，汽車、工業(yè)、科學(xué)與醫(yī)療、航空航天、測(cè)試、測(cè)量與仿真、音視頻與廣播以及消費(fèi)類電子產(chǎn)品市場(chǎng)等領(lǐng)域的各種應(yīng)用都能實(shí)現(xiàn)性能和功耗效率的顯著提升。

3ACAP對(duì)Xilinx的意義

Xilinx公司新的愿景主要包括如下三個(gè)部分：

加強(qiáng)數(shù)據(jù)中心加速：Xilinx正在加大力度與關(guān)鍵數(shù)據(jù)中心客戶,合作伙伴生態(tài)系統(tǒng)和軟件應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)人員,進(jìn)一步使創(chuàng)新和部署計(jì)算加速度,加速度計(jì)算存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)。

加速增長(zhǎng)的核心市場(chǎng)：這些市場(chǎng)包括汽車;無(wú)線基礎(chǔ)設(shè)施;有線通信;音頻、視頻和廣播;航空航天和國(guó)防;工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)療;測(cè)試、測(cè)量和仿真;和消費(fèi)者的技術(shù)。這些核心市場(chǎng)和客戶保持Xilinx的核心。

引入自適應(yīng)計(jì)算加速平臺(tái)(ACAP):第三個(gè)支柱是宣布新產(chǎn)品。