電子發燒友網報道（文/黃晶晶）日前，AMD推出Alveo V80加速卡，Versal FPGA自適應SoC搭配HBM，可處理計算以及內存密集型的工作負載，用于高性能計算、數據分析、金融科技、存儲壓縮等等。

突破網絡訪問和內存的瓶頸

此次Alveo V80為何采用HBM高速內存，AMD 自適應和嵌入式計算事業部（ AECG ）高級產品線經理Shyam Chander分析，在傳統的處理器架構中，無論是存儲器還是網絡訪問都容易形成瓶頸。網絡接口只支持25G、100G，內存采用DDR而FPGA的帶寬遠高于內存提供的帶寬。



那么Alveo V80針對于這兩個問題進行了優化，帶來顯著的性能提升。內存采用高帶寬存儲器HBM2e，提供820 GB/s 的存儲器帶寬，容量達32GB。網絡訪問上采用QSFP56光纖模塊可以支持從10G到800G的帶寬，支持4X200G，以及4X10G/25G/40G/50G等不同工作模式。



這款加速卡采用全高、3/4 長（ FH?L ）尺寸規格，由 AMD Versal HBM 自適應 SoC 提供支持，具備 2,600,000 個 LUT 邏輯單元的 FPGA 架構、10,848 個 DSP 計算邏輯片以及 820 GB/s 的存儲器帶寬。



與前代產品 AMD Alveo U55C 計算加速卡相比，Alveo V80 的邏輯密度至高翻倍、存儲器帶寬至高翻倍且網絡帶寬可高至 4 倍，可以實現強大的計算集群，同時還能優化卡、服務器數量以及機架空間。



Alveo V80還配有32GB DDR DIMM擴展插槽，MCIO擴展端口可直連NVMe驅動器，實現存儲卡的連接。系統連接總線支持PCIe 5.0接口，可達64GB/秒傳輸速率。整卡功率300W，采用被動散熱，總熱設計功耗TDP則取決于器件和服務器。

V80集成高帶寬網絡核心600G以太網和400G加密引擎，硬化基礎設施連接包括DDR控制器、支持DMA的PCIe 5.0、可編程片上網絡。Shyam Chander表示，基于這些硬化的功能，用戶沒有必要使用軟性的IP進行部署。



通常來說，傳統的加速卡（如GPU）要與CPU進行連接，這會限制能夠使用的加速卡的數量。但是V80能夠避開CPU到加速卡的PCle瓶頸、低時延處理傳入的網絡數據，消除分立式網絡接口卡、實現每服務器的卡數和計算密度最大化。同時，按照需求以網絡限速的方式管理傳入的數據，包括在線加密、數據包監控、傳感器處理等等。

傳統架構是固定的緩存層次用于數據的讀取和寫入，不規則的訪問模式會降低效率。而V80的自適應計算，擁有靈活的架構，在計算附近分配內存，從而降低延遲和低功耗，并可以靈活適應自定義的數據類型和數據遷移。

AMD同時提供設計示例AVED，可在GitHub上獲取，以及用戶可繼續使用 Vivado設計套件，從而硬件開發者能夠更快地上手，助其縮短開發上市時間。

大規模加速內存密集型工作負載

Alveo V80加速卡可以應對很多大數據工作負載，包括高性能計算，包括基因組學和傳感器處理、數據分析（像欺詐檢測）；金融科技，包括風險分析和算法交易；還有網絡安全，像數據包監控；存儲壓縮，這是一個非常關鍵的工作負載。另外在AI計算領域，包括推薦引擎和大語言模型等等。因此可以幫助客戶大規模加速以上工作負載，可以加快數據處理的速度，同時還能夠進行實時的洞見和分析。



以傳感器處理為例，聯邦科學與工業研究組織（ CSIRO ）是澳大利亞的國立研究組織，其參與建造了世界上最大的射電天文學天線陣列，該天線陣列目前包含 420 張 Alveo U55C 加速器卡用于處理無線電波，以研究早期宇宙并探索星系演化。

CSIRO計劃借助 Alveo V80 加速卡縮減占板面積與成本，并將所需加速卡的數量精簡多達 66%，同時應對來自望遠鏡 131,000 個天線的新信號處理任務。考慮到卡、服務器、機架空間和功耗的潛在減少，每卡算力的躍升預計可帶來至高 20% 總擁有成本（ TCO ）下降。



還有具備壓縮與數據分析功能的服務器存儲節點的例子，通過Alveo V80進行壓縮，利用FPGA架構和AMD壓縮IP可擴展存儲節點，并可解壓縮，查詢加速等。



從總擁有成本的角度來分析，比如10Pb數據存儲，沒有壓縮時需要55臺服務器，1303個SSD驅動器，每年約427千瓦時的功耗。如果進行壓縮，同樣10Pb數據，只需要21臺服務器，504個SSD驅動器，每年約233千瓦時，使用42張AMD Alveo V80卡進行壓縮，總擁有成本三年以上至高可以達到56%的降低，而且服務器的數量、服務器成本以及功耗也都有非常顯著的降低。



小結：

市面上加速卡也有GPU、ASIC等，但這些加速卡各有所長。Shyam Chander表示，相較而言GPU擅長浮點、并聯、定點，FPGA擅長線上訪問的實時處理，而且低時延、靈活應變，有非常豐富的存儲器架構資源。AMD Alveo系列產品主要針對內聯網絡、實時處理比如傳感器的實時處理、金融科技的需求，他們的訴求點在于低時延和靈活應變，FPGA的自適應SoC就是極好的解決方案。

另外，HBM的價格雖然高于DDR，但是如果能夠正確地配置FPGA資源，最終就能實現高性價比的競爭優勢。在產品路線上，全面看待工作負載方面的要求，也在考慮引入HBM3等存儲。