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1、基于FPGA的硬件加速解決方案目錄41231、背景2、FPGA簡介3、FPGA加速模塊4、產(chǎn)品展望1、背景大數(shù)據(jù)時(shí)代下的數(shù)據(jù)處理趨勢全球互聯(lián)網(wǎng)用戶增長趨勢人口數(shù)量互聯(lián)網(wǎng)用戶社交網(wǎng)絡(luò)用戶移動電話用戶移動社交網(wǎng)絡(luò)用戶72億30億21億36億17億+1.6%+21%+12%+5%+23%+1.15億+5.25億+2.22億+1.85億+3.13億2014年全球互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)報(bào)告40ZETTABYTES4.4ZETTABYTES大數(shù)據(jù)時(shí)代下的數(shù)據(jù)增長趨勢20132020GAGR:40%大數(shù)據(jù)處理技術(shù)挑戰(zhàn)時(shí)間性能X86處理器性能數(shù)據(jù)處理性能需求數(shù)據(jù)處理性能缺口性能缺口致使政
2、府部門、互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)斥巨資不停的新建、擴(kuò)建數(shù)據(jù)中心，但仍無法滿足迅速增長的數(shù)據(jù)處理需求。信息處理技術(shù)發(fā)展路線技術(shù)革命技術(shù)改革量子計(jì)算生物計(jì)算其它嘗試基于通用平臺，增加加速部件的異構(gòu)體系結(jié)構(gòu)大規(guī)模FPGAcluster2、FPGA簡介FPGA介紹FPGA（Field－ProgrammableGateArray），即現(xiàn)場可編程門陣列。它是作為專用集成電路（ASIC）領(lǐng)域中的一種半定制電路而出現(xiàn)的，既具備專用集成電路高性能、低功耗的特點(diǎn)，同時(shí)克服了專用集成電路靈活性方面的不足。Xilinx推出首款FPGA-XC20642μm工藝邏輯門<1000Xilinx推出XC40
3、000.7μm工藝用于工業(yè)開發(fā)測試Altera推出APEXEP20K1500E第一款超過1.5M邏輯門的PLDAltera推出StratixIIIFPGA65nm工藝支持高級集成、復(fù)雜產(chǎn)品Xilinx推出Zynq-7000融合ARM的全方位處理平臺20nm工藝邏輯門可達(dá)6.6M19851991199920062013FPGA從最初邏輯器件，到現(xiàn)在的全方位處理平臺，期間加入數(shù)字信號處理、嵌入式處理、高速串行和其他高端技術(shù)，從而被廣泛的應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域。FPGA發(fā)展路線FPGA應(yīng)用領(lǐng)域電力高性能計(jì)算航空醫(yī)療工業(yè)FPGA市場趨勢2013年微軟采用FPGA來加速Bing
4、搜索服務(wù)，使服務(wù)器總體擁有成本降低40%。2015年Intel167億美元收購FPGA廠商Altera，計(jì)劃將FPGA芯片與CPU芯片融合FPGA一種潮流、一種趨勢2013年Facebook采用FPGA主控PCIes解決大數(shù)據(jù)存儲需求。3、FPGA加速模塊FPGA加速模塊FPGA加速模塊規(guī)格尺寸全高雙寬PCI-E卡物理接口PCI-E3.0×8接口FPGA芯片XilinxVirtex-7FPGA芯片數(shù)量2/4Xilinx軟件支持SDAccel?開發(fā)環(huán)境Vivado?DesignSuite內(nèi)存16GB內(nèi)存帶寬40GB/s功耗75w/150w管理板上內(nèi)存ECC保護(hù)溫
5、度監(jiān)測及過熱保護(hù)高性能面向領(lǐng)域，相對于傳統(tǒng)服務(wù)器實(shí)現(xiàn)10倍至100倍加速比；低功耗功耗低至75w，相對于CPU和GPU加速，具備最高的每瓦性能。高密度每個(gè)加速器高度集成2到4片Xilinx最新的Virtex-7系列FPGA芯片，提供無與倫比的加速性能；PCI-E接口采用標(biāo)準(zhǔn)PCI-E接口，輕松與主流服務(wù)器集成，兼容性強(qiáng)；密碼安全生物特征識別圖像、音視頻處理大數(shù)據(jù)處理密碼加密算法密碼解密算法圖像分類算法以圖搜圖算法視頻壓縮解壓算法視頻行為分析算法指紋識別算法聲紋識別算法人臉識別算法虹膜識別算法數(shù)據(jù)清洗NoSQL鍵值存取數(shù)據(jù)壓縮解壓EC編解碼應(yīng)用領(lǐng)域密碼應(yīng)用FPG
6、APC計(jì)算速度（口令/秒）加速比Truecrypt26000240110倍Office1100012090倍RAR50006080倍SHA140000008000500倍……………………生物特征識別領(lǐng)域應(yīng)用FPGAPC加速比指紋識別350萬枚/秒6300枚/秒550倍人臉識別1000萬張/秒3萬張/秒330倍人臉特征提取20000張/秒100張/秒200倍……………………高性能在密碼解算、生物特征識別、圖片圖像處理等領(lǐng)域較傳統(tǒng)系統(tǒng)提供幾十倍甚至百倍的加速比低功耗同等計(jì)算性能下，功耗降低70%技術(shù)優(yōu)勢4、產(chǎn)品展望UltraScale架構(gòu)FPGA芯片與POWER服
7、務(wù)器緊密集成P&P服務(wù)器CAPI技術(shù)PCIebridgeI/O(PCIe,USB)CPU(P8)CPU(P8)CPU(P8)CPU(P8)MemMemMemMemEIAccAccCAPICPUAccAccCPUCPUCPUlogical=CAPPPCIePOWER8ProcessorFPGAAcceleratorFunctionUnit(AFU)CAPIIBM-SuppliedPOWERServiceLayer.CAPI:CoherentAcceleratorProcessorInterface(一致性加速處理器接口).允許用戶自行設(shè)計(jì)加速硬件，但在CPU上看
8、做似乎是自己的一部分，與CPU共享內(nèi)存
