FPGA服務器利用FPGA伺服器提高應用程式性能。
作用,優點與缺點,
作用
FPGA伺服器可以比其他加速選項更靈活地實現處理器卸載任務。FPGA伺服器超大規模數據中心都熱衷於部署此技術。
新型處理器也採用FPGA伺服器晶片來加速應用程式,讓FPGA伺服器獲得更專業與靈活的可程式特性。
沒有任何單一FPGA伺服器架構可以解決每個工作負載最佳化,而且對規模效率的需求正在推動新的、功能強大的應用程式為中心伺服器設計。方法之一,就是讓中央處理單元卸載任務到現場可程式門陣列組件(FPGA伺服器)上。
根據套用的原生特性,FPGA伺服器編程中的任務與硬體描述語言(HDL),FPGA伺服器能夠從本質上大幅提高處理性能。
FPGA伺服器vs.標準x86伺服器
FPGA伺服器可以通過精簡計算指令集(RISC)來加速應用程式,這樣可以降低晶片處理的延遲,但這隻適合於使用這些指令集的應用程式。另一種方法是擴展FPGA伺服器集來內部處理新的任務——與RISC相反——擁有更大的靈活性。第三個選擇是將任務從FPGA伺服器中卸載到另外一個計算組件——比如將接收/傳送任務交給網路接口卡處理——從而提高指令集處理效率。
推進FPGA伺服器性能的最新動向,是關於卸載模式的新方案:將FPGA伺服器與x86處理器配對。FPGA伺服器是可定製的:FPGA伺服器被編程為特定工作負載的性能加速,而且可以在未來根據需求來重新編程,適應新變化。
例如,某個經過適當編程的FPGA伺服器可以提升圖形任務吞吐量,類似於擁有CPU與圖形處理器的協同處理器。 經過重新編程後,相同的FPGA伺服器可以用於加快資料庫搜尋。那些需要頻繁重複任務操作或複雜任務序列的應用程式,最適合加速(任務卸載實踐)。
優點與缺點
FPGA伺服器加速處理器,部署FPGA伺服器到每個數據中心,而只運行少量的業務程式,是種做法不經濟。主要原因是HDL加速算法的開發需要花費時間與精力。
並不是所有的FPGA伺服器都是一樣的;最佳的FPGA伺服器應用程式性能來自擁有高質量HDL編碼的大型FPGA。這意味著越多的邏輯門電路互聯是越有效的。小型FPGA伺服器中繁瑣的編程方式對工作負載有太多的最佳化起色。
HDL開發的回報無法在一台Exchange Server伺服器上看出。然而,在FPGA伺服器雲計算或網路規模數據中心,跨越數千台伺服器提升幾個百分點性能,可以節省數百萬美元;想想在1000台伺服器上提升搜尋、OpenCL或大數據分析10%的性能,十分驚人不是嗎?
使用FPGA伺服器加速還影響了變更管理,尤其是大規模FPGA伺服器數據中心,因為企業工具必須追蹤FPGA伺服器算法,並保持其更新狀態。
FPGA伺服器內部
開發了一款混合處理器,帶有一顆Xeon E5以及一個FPGA伺服器。 整個FPGA伺服器包裝和普通的E5類似(而且匹配相同的處理器插座),但是可以通過FPGA伺服器處理器卸載高級任務,來加速特定的套用。雖然FPGA伺服器看起來完全一樣,但FPGA伺服器提供了上可程式協處理器,FPGA伺服器可以針對一定數量的任務集進行最佳化。