根据英特尔提供的数据，2020年，每位互联网用户每天要消耗1.5GB的数据流量；自动驾驶汽车每天要产生4TB的数据；联网的飞机每天要产生5TB的数据；智能工厂每天要产生1PB的数据；云视频提供商平均每天提供750PB视频。由此而来的是，“大数据”时代需要更快捷、高效的计算方式和加速方式。
在云上部署FPGA加速
在云服务器和云计算中实现加速是FPGA的使命之一。微软不久前在2017年高效能芯片大会(Hot Chips 2017)上宣布选择英特尔Stratix 10 FPGA作为其新的深度学习加速平台(代号为Project Brainwave)的关键硬件加速器，通过英特尔Stratix 10 FPGA和至强处理器，Project Brainwave平台在单个请求上实现了超过每秒39万亿次浮点运算的性能。
英特尔可编程解决方案事业部FPGA软件解决方案高级总监Bernhard Friebe在谈到此次合作时表示，微软是第一家在其公有云基础设施中部署FPGA的大型云服务提供商。他们清晰的意识到，在云中，系统需要处理直播数据流(包括视频，传感器或搜索查询)并快速将数据传送回用户，因此提供实时人工智能变得越来越重要。而这种基于FPGA的深度学习加速平台可以提供“实时人工智能”技术，使云基础设施能够以超低延迟来尽可能快速地处理和传输数据。
京东与英特尔联合创新实验室基于FPGA的深度学习线上服务，用于处理图像内容感知等应用，则是另一个典型合作案例。资料显示，来自京东AI与大数据部的研发团队通过Arria 10 FPGA，实现了卷积神经网络(CNN)和长短时记忆神经网络(LSTM)，不仅适合京东私有云上的图像处理，还可帮助接入京东云服务的用户使用深度学习线上服务。
图像内容感知识别技术在京东有着广泛的应用场景，其中京东的光学字符识别(Optical Character Recognition, OCR)系统基于CNN+LSTM网络实现了端到端的文字识别，这项技术用于京东敏感词审核、商品描述提取以及用户实名认证等诸多环节。京东集团副总裁，AI与大数据部负责人翁志指出，虽然目前京东的商品详情图上敏感词审核已有95%以上的准确率和90%以上的召回率，但在某些场景中，图片内容的复杂性使得在现有GPU上进行的计算处理会存在延时。而经过测试， Arria 10 FPGA上实现的LSTM加速卡相比GPU在性能上提升了近5倍，避免了一些无用计算，降低了图片的识别延时。
除了与微软、京东的合作外，Bernhard Friebe还列举了英特尔FPGA其它的应用案例，包括SWARM64通过FPGA加速，实时数据分析速度可提高5倍以上，传统数据仓储提高2倍以上，存储压缩提高3倍以上。此外，ATTALA的存储器则是利用FPGA加速降低了57-72%的数据延迟。
下一代10nm FPGA
Bernhard Friebe认为，CPU+FPGA异构计算是异构结构的第三阶段，相对于专业加速器ASSP/ASIC和CPU+GPU异构计算，CPU+FPGA在加速速度和加速方式上取得了突破。FPGA异构结构具有很高的灵活性，可以面向网络、存储和计算领域中定向和变化的工作负载。FPGA灵活、原生并行、高性能、高能效、可重复编程、低延迟的特点在异构结构中得到充分体现。
FPGA在异构计算中具体有两种加速形式，即旁路加速和内建加速。旁路加速可以将重度计算功能转移到FPGA上，从而释放处理器去处理其他功能；而如果时延比较重要，则可以进行内建加速，从而通过FPGA的多功能性带来更好的网络存储和计算的加速。另外，英特尔FPGA产品在数据库加速、基因测序、存储及云端已经有具体的应用，并且达到了很好的效果。
而在日前举办的“英特尔精尖制造日”上，英特尔率先展示了采用自有10纳米(10nm)制程工艺制造的FPGA产品(代号为“Falcon Mesa”)，它们未来将被用于满足数据中心、5G、网络功能虚拟化(NFV)、汽车、工业和军事/航天的加速和计算需求。
Falcon Mesa FPGA产品家族将支持112Gbps串行收发器链路和包括PCI Express Gen4x16在内的最新外围设备互联，可面向下一代数据中心提供高达每通道16GT/秒的数据传输率。此外，还将支持多项英特尔最新技术，包括Embedded Multi-Die Interconnect Bridge(EMIB)封装技术、高带宽内存(HBM)和英特尔HyperFlex架构。
在提供硬件产品的同时，英特尔还通过最新的加速堆栈产品帮助客户降低开发的门槛，更轻松的实现公有云和私有云的无缝软件迁移。FPGA让“云”的应用有了明显的分层：机架级及云编排、用户应用、行业标准软件框架、加速库、开发者工具、包含OPAE在内的加速环境以及硬件设备。开发人员可以利用云编排软件进行应用程序开发，也可以选择服务商提供的模块化功能。
本文为《电子工程专辑》原创，版权所有，转载请注明出处并附链接
关注最前沿的电子设计资讯，请关注“电子工程专辑微信公众号”。
