自2015年底，Altera被英特爾收購之后成為英特爾的可編程解決方案事業(yè)部，除延續(xù)原本的產(chǎn)品線之外，一個比較新的產(chǎn)品線策略就是針對于數(shù)據(jù)中心、計(jì)算業(yè)務(wù)、網(wǎng)絡(luò)和存儲開發(fā)新的加速產(chǎn)品。直至去年10月，英特爾發(fā)布了搭載Arria 10GX FPGA芯片的可編程加速卡（PAC）；時隔半年，2018年4月，英特爾宣布領(lǐng)先的原始設(shè)備制造商戴爾和富士通均在其服務(wù)器系列中采用了英特爾 的FPGA加速產(chǎn)品。這是可重新編程芯片的首次重要使用，旨在加速現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心中的主流應(yīng)用。

　　英特爾 FPGA：理想的加速器之選

　　據(jù)英特爾可編程解決方案事業(yè)部亞太區(qū)市場拓展經(jīng)理劉斌介紹，英特爾公司一個重要戰(zhàn)略就是從PC為中心逐漸轉(zhuǎn)移成以數(shù)據(jù)為中心的企業(yè)，且英特爾向客戶提供數(shù)據(jù)的價(jià)值不單指數(shù)據(jù)存儲或轉(zhuǎn)移，而是能夠?qū)?shù)據(jù)快速地轉(zhuǎn)移成信息，幫助用戶進(jìn)行下一步的決策。在這個過程中，如何快速地進(jìn)行數(shù)據(jù)分析是首要的難題。對此，單純的CPU已經(jīng)無法滿足需求，CPU+GPU、CPU+ASSP/ASIC、CPU+FPGA等異構(gòu)架構(gòu)的組合更為人所青睞。其中FPGA由于兼具硬件高性能和軟件可編程能力，在異構(gòu)計(jì)算中優(yōu)勢尤為明顯。

　　對于FPGA加速在數(shù)據(jù)中心中的應(yīng)用，英特爾主要做了三方面的工作。其一是推出FPGA可編程加速卡；其二是將加速卡擴(kuò)展為至強(qiáng)CPU+FPGA的加速平臺，內(nèi)含加速堆棧。除此之外，英特爾還邀請各種類型的伙伴，包括FPGA內(nèi)部加速器的開發(fā)伙伴、系統(tǒng)集成商、軟件應(yīng)用集成商等，合力去支持不用垂直領(lǐng)域的加速方案建設(shè)，攜手創(chuàng)建FPGA加速應(yīng)用的生態(tài)系統(tǒng)。

　　劉斌表示：“由于數(shù)據(jù)正呈指數(shù)級增長，數(shù)據(jù)中心運(yùn)營商需要保持大規(guī)模性能需求和運(yùn)營效率之間的平衡。為了提升性能與功效，數(shù)據(jù)中心運(yùn)營商紛紛尋求有效的加速手段。隨著FPGA加速的優(yōu)勢越來越得到認(rèn)可，我們也發(fā)現(xiàn)很多數(shù)據(jù)中心的用戶，想要采購FPGA加速卡，實(shí)際上是需要通過主流的OEM廠商所提供的服務(wù)器資源來實(shí)現(xiàn)的，只有這樣FPGA加速器才能實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，才能保證在英特爾的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)上提供可編程加速卡，并且通過這些頂級OEM的認(rèn)證也是一個非常重要的步驟。這同樣是我們客戶能夠大規(guī)模采用FPGA加速的一個很重要的前提。”

　　此次，戴爾和富士通這兩家OEM廠商率先將英特爾可編程加速卡大規(guī)模集成到自家主流服務(wù)器當(dāng)中，目前，戴爾 EMC PowerEdge R640、R740 和 R740XD 服務(wù)器已可以進(jìn)行大規(guī)模部署，未來更多服務(wù)器將支持這一功能；而在富士通也在PRIMERGY 服務(wù)器中部署采用 Arria 10 GX FPGA 的英特爾可編程加速卡，以吸引重要客戶。英特爾 FPGA 可為新型數(shù)據(jù)中心奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，憑借出色的多功能性和速度可支持處理從數(shù)據(jù)分析到金融服務(wù)的各種工作負(fù)載。這是英特爾可編程芯片快速發(fā)展進(jìn)程中的又一座里程碑。

　　加速堆棧：有效降低客戶應(yīng)用門檻

　　無論從開發(fā)社區(qū)還是生態(tài)環(huán)境來看，F(xiàn)PGA都不像計(jì)算領(lǐng)域那么廣泛。如何提升FPGA的應(yīng)用性，降低客戶的應(yīng)用門檻是一個非常重要的任務(wù)。

　　因此，英特爾在FPGA加速卡上，配套地推出了一套英特爾至強(qiáng)處理器和FPGA協(xié)同工作的叫加速堆棧（或稱加速軟件棧，英文：Acceleration Stack），它能夠?yàn)檐浖_發(fā)人員提供強(qiáng)大的支持，目標(biāo)是希望更多用戶來使用這樣的加速平臺，能夠降低他們在使用這個加速平臺時候的應(yīng)用門檻。

　　劉斌稱：“加速堆棧從意義上來講非常重要，我們希望業(yè)內(nèi)人士在做FPGA加速的時候可以有一個參照物，加速堆棧就是這樣一個存在。”它的特點(diǎn)在于它并不和一個特定的加速功能或者一個垂直領(lǐng)域的加速需求綁定，而是具有通用性。例如運(yùn)行在處理器上的軟件需要訪問FPGA加速器，或是配置FPGA里面的加速器，或者對虛擬機(jī)的支持、對安全性的要求、對用戶數(shù)據(jù)的隔離要求等，所有這些通用的功能，集合在一起，做成一個軟件棧，即加速堆棧。它和加速卡、至強(qiáng)處理器一起構(gòu)成FPGA在更廣泛的云數(shù)據(jù)中心上或通用加速平臺上工作的一個前提。

　　以前FPGA沒有一個標(biāo)準(zhǔn)的加速卡，或者沒有一組標(biāo)準(zhǔn)的軟件應(yīng)用訪問接口，每一個公司都要自己開發(fā)自己的東西，所以互相之間是不互通的。現(xiàn)在有了這樣一套相對通用的加速堆棧，不同的合作伙伴開發(fā)出來的加速器也好和應(yīng)用軟件，都可以比較好地在不同平臺上做移植，極大地?cái)U(kuò)展了用戶去代碼復(fù)用、IP復(fù)用的能力。對于英特爾來說，也希望這個加速堆棧提供的功能可以降低用戶使用FPGA加速卡的門檻。

　　FPGA加速應(yīng)用藍(lán)海廣闊

　　為了有力支持英特爾 FPGA加速的應(yīng)用效果，劉斌介紹了英特爾 FPGA加速面向財(cái)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)分析和數(shù)據(jù)庫加速的全新高性能解決方案。

　　財(cái)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)分析在金融市場是非常重要的一個環(huán)節(jié)，尤其是在股市動蕩比較激烈或是全球部分地區(qū)政治動蕩比較激烈的時候，更是如此。財(cái)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)分析市場增長是非常快的，復(fù)合增長率在15%左右。本質(zhì)上來講，財(cái)務(wù)的風(fēng)險(xiǎn)分析是一個大數(shù)據(jù)問題，數(shù)據(jù)量大至TB級別，且是計(jì)算密集型，非常耗費(fèi)計(jì)算力的。另一方面，風(fēng)險(xiǎn)評估模型在不斷的演進(jìn)中，且演進(jìn)速度也非常快，模型的變化也相應(yīng)增加了計(jì)算復(fù)雜度。基于以上分析，如果用純粹軟件的方式來處理財(cái)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)分析的問題，不僅性能上存在限制，且反應(yīng)的時間不足以讓人滿意。而將FPGA加速應(yīng)用于財(cái)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)分析，以期權(quán)計(jì)算為例，可將每符號算法加速850%，端到端期權(quán)交易模擬加速可提速2倍以上。

　　不同于財(cái)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)分析是一個非常垂直市場的模型，數(shù)據(jù)庫廣泛地應(yīng)用在不同的領(lǐng)域，甚至針對同樣一個數(shù)據(jù)庫的部署，不同的用戶使用的方式也是不一樣的。因此數(shù)據(jù)庫中，F(xiàn)PGA加速所要解決的問題也是不一樣的。數(shù)據(jù)庫加速所面臨的主要挑戰(zhàn)有用于交易和分析的混合數(shù)據(jù)庫阻礙實(shí)時分析、與多個數(shù)據(jù)庫相關(guān)的基礎(chǔ)設(shè)施成文問題、查詢耗時過長、新舊數(shù)據(jù)庫無法應(yīng)對同類型查詢等。以FPGA加速來增強(qiáng)數(shù)據(jù)庫性能，主要從兩個環(huán)節(jié)下手，一個是說FPGA可以非常快速地把大量的查詢指令進(jìn)行轉(zhuǎn)化，二是FPGA通過人工智能、深度學(xué)習(xí)對實(shí)時分析階段的加速。數(shù)據(jù)表明，應(yīng)用FPGA加速數(shù)據(jù)庫，可將實(shí)時數(shù)據(jù)分析加速20倍，將傳統(tǒng)數(shù)據(jù)倉儲加速2倍，將存儲壓縮加速3倍。

　　以上只是兩個應(yīng)用案例，事實(shí)上，英特爾在全球邀請了幾十家合作伙伴一起來開發(fā)不同領(lǐng)域里面FPGA加速的完整解決方案，雙方的合作領(lǐng)域涉及數(shù)據(jù)分析、人工智能、視頻轉(zhuǎn)碼、網(wǎng)絡(luò)安全、金融加速以及基因研究各方面。