、賽靈思公司戰略與市場營銷高級副總裁 Steve Glaser 與賽靈思云計算戰略市場開發總監 Andy Walsh 就賽靈思 FPGA 芯片在數據中心的主流應用與記者展示了座談。

—— 董培欣，ZD至頂網服務器頻道

Steve Glaser 首先向大家介紹了賽靈思在數據中心業務里完成的一些里程碑事件。包括與 IBM、高通的聯手合作，也包括百度亞馬遜等超大型數據中心的成功應用，同時還包括賽靈思為加速 FPGA 在“超七大”數據中心中的主流應用而不斷推出的產品、工具，以及在行業統一標準方面的先鋒地位。

照片人物：賽靈思公司戰略與市場營銷高級副總裁 — Steve Glaser

Andy Walsh 則向我們具體介紹了 SC2016 （全球超算大會）上賽靈思重磅推出的可重配置加速堆棧（Reconfigurable Acceleration Stack）， 通過一系列的數據展示了這一堆棧對加速賽靈思 FPGA 在超大規模數據中心中主流應用重要意義。

照片人物：賽靈思云計算戰略市場開發總監 — Andy Walsh

賽靈思 FPGA 在數據中心的典型應用

通過 Andy walsh 的介紹我們可以了解，全球七大超大規模數據中心公司中，已經有多家開始采用賽靈思的 FPGA 產品。

在百度，賽靈思 FPGA 被運用到機器學習和一些汽車方面的應用之中，賽靈思 FPGA 的資源池化能力，協助百度將序列數據的分析能力提升到以前的 10 倍。

在微軟，在數據中心的每個服務器節點都將進行 FPGA 的部署，用來加速網絡，數據加密以及進行流量負載均衡。

上個月，亞馬遜也宣布了采用賽靈思 FPGA 的 F1 計算實例，滿足用戶在數據分析、視頻、安防、機器學習方面的應用需求。

還有一些走在科技前沿的小型企業，例如深鑒科技，也在通過運用賽靈思 FPGA 產品，使得機器學習推斷效率得到最大的提高，完善神經系統模型的訓練，加速低精度數據的精準分析。

賽靈思FPGA的技術優勢

機器學習、數據分析、視頻處理、存儲壓縮以及虛擬網絡數據傳輸，這是超大規模數據中心客戶最關心的幾個重要工作負載，也是通過 FPGA 可以加速完成的典型工作負載。

圖1：FPGA 方案與服務器 CPU 效率對比

通過賽靈思所提供的相同單位功耗下賽靈思 FPGA 與服務器 CPU 性能對比中可以了解。在相同功耗下，賽靈思 FPGA 的機器學習處理能力是 CPU 的 11 倍、數據分析 SQL 查詢能力是 CPU 的 33 倍、視頻轉碼和存儲壓縮能力可以達到 40 倍，云計算數據中心中最重要的虛擬網絡數據傳輸能力也可以達到 CPU 處理性能的 23 倍。

圖2：FPGA 加速方案與服務器 CPU 方案實物對比

光用數字對比，效果并不明顯，在接下來的介紹中，Andy Walsh 具體對比了在加速機器學習和數據分析時相同性能的至強 CPU 與池化 FPGA 產品的成本、功耗與空間對比。賽靈思提供的數據顯示，一臺采用雙路至強 CPU、16 個池化 FPGA 的服務器所提供的加速機器學習和數據分析處理能力，需要 24 臺雙路至強服務器才能進行滿足。FPGA 與至強服務器的系統成本為 1:10、功耗為 1:12、機架空間占用為 1:12。綜合對比下，賽靈思的池化 FPGA 產品的使用成本僅是雙路至強服務器的 1/10。

FPGA將加速數據中心硬件架構變革

目前數據中心的硬件架構還是以 x86 至強服務器為主體。做為一款通用型處理芯片，x86 的適用性方面依占據無可比擬的技術優勢。但是在當前云計算軟件定義技術的沖擊下，x86 架構在機器學習、數據分析、視頻處理、存儲壓縮以及虛擬網絡數據傳輸中的處理性能問題開始凸顯。由此產生了投入成本過高、運營維護龐雜以及橫向擴展無力等一系列問題。因此，在數據中心中開始探索采用 GPU、FPGA 等產品來協助高性能運算、視頻處理、虛擬網絡傳輸等應用的技術實施。

賽靈思正是把握了這種技術動向，推出可重配置加速堆棧方案，可以幫助全球最大的云端服務供應商們快速開發和部署加速平臺。專門針對云級應用而設計的基于 FPGA 的賽靈思可重配置加速堆棧，包括庫、框架集成、開發板并支持 OpenStack。通過賽靈思 FPGA，該可重配置加速堆棧方案提供了業界最高的計算效率：比 x86 服務器 CPU 高出 40 倍；比競爭型 FPGA 方案高出 6 倍。

此外，賽靈思還正在致力于 FPGA 產品的通用性和普及性方面的工作。多年來，阻礙賽靈思 FPGA 廣泛應用的最大障礙就是只有硬件工程師才能實現的硬件語言編程模式，把占據 80% 以上的軟件和系統級工程師擋在了門外。賽靈思通過推出 SDx 軟件定義的設計環境系列，為來自不同應用領域的大量的軟件和系統級工程師打開了硬件創新的大門。

據介紹，目前 SDx 產品庫目前已經積累了一千多個產品應用，這些產品在使用時，已經無需經過深層次的 FPGA 開發或硬件編程即可應用。所以在數據中心和云計算這樣的領域，賽靈思 FPGA 可以通過合適的庫、合適的 openstack 環境來支持高層次的框架，這些應用的開發人員就不需要 FPGA 方面的專業知識。并且在嵌入式市場，賽靈思 FPGA 可以支持 C/C++ 軟件定義的開發環境。預計在今后五年時間內，賽靈思的用戶數量將是現在的 5 倍（從 50000 到 250000），而且主要是軟件和系統工程師，而不是像過去那樣主要是 FPGA 和硬件工程師。FPGA 的應用普及程度和應用困難度也都會顯著的降低，相信到時候，數據中心由 x86 一統天下的硬件架構格局也會因此而發生重大改變。