וִידֵאוֹ: Open-Source FPGA tools, how and why? (נוֹבֶמבֶּר 2024)
הרבה מדיוני המעבדים המעניינים נסבו לאחרונה סביב שימוש בסוגים שונים של שבבים וליבות, בניגוד לליבות המחשוב המיועדות לכלליות הנפוצות במעבדים רגילים. ראינו כל מיני שילובים שונים של שבבים המשמשים למשימות מחשוב מסוימות, כולל מעבדים, GPUs, DSPs, ASICS בהתאמה אישית, ומערכי שערים הניתנים לתכנות בשדה (FPGs), ויותר ויותר אנו רואים יישומים המשלבים היבטים של כל אלה, לפעמים במערכת ולעיתים בתוך שבב בודד.
אפילו אינטל - זמן רב תומך בליבות מחשוב למטרות כלליות שהוכפלו במהירות כל כמה שנים - נכנסה לפעולה עם רכישתה של Altera, אחת היצרניות המובילות ב- FPGA. לאחרונה הייתה לי הזדמנות לשוחח עם דן מקנמרה, המנכ"ל בקבוצת הפתרונות הניתנים לתכנות של אינטל (PSG) - מה שהיה ידוע בעבר בשם אלטה - ששפך מעט אור על התוכניות של אינטל בתחום זה ונתן פרטים נוספים על תוכניות החברה לחיבור ליבות מסוגים שונים ושונות מתים יחד בחבילות שבבים במהירות גבוהה.
"העולם הולך הטרוגני", אמר מקנמרה, וציין כי כעת קיימת ההכרה הרווחת כי אינך יכול לפתור את כל הבעיות בליבות לשימוש כללי. רכיבי ASIC מותאמים אישית - כמו יחידות עיבוד טנסור של גוגל או יחידות TPU יכולות להאיץ סוגים מסוימים של פונקציות הרבה מעבר למחירי CPUS או GPU מסורתיים, אך אלה לוקח זמן רב ליצור. לעומתו, לדבריו, FPGAs מאפשרים להתאמה אישית של קוד הניתן לחלק גדול מיתרונות הביצועים של ASICs מבלי לחכות שנתיים לעיצוב וייצור שבבים. מפתח יכול לשנות אלגוריתמים בתוך FPGA באופן מיידי, בעוד שמעבד, GPU או שבב מותאם אישית עובדים בצורה קבועה.
מקנמרה אמרה עוד כי FPGAs הם בעלי חביון נמוך מאוד ויכולים להיות מקבילים מאוד, כאשר חלקים שונים של השבב עובדים במקביל ביישומים כמו עיבוד תמונה או תקשורת.
אינטל שולחת כעת את ה- Arria 10 FPGA, המיוצר בתהליך 20nm של TSMC, ומציעה חבילה המשלבת מעבד Xeon (Broadwell) ומערך Arria 10. זה משמש ביישומים כמו חיפוש וקנה מידה באינטרנט. מקנמרה אמרה כי FPGAs יכולים להאיץ את החיפוש עד פי 10 וציין כי מיקרוסופט פרסמה באופן ציבורי את השימוש ב- FPGAs כאלה כדי להאיץ את החיפוש.
תחום אחד גדול של שיפור לאחרונה היה ביצירת חבילות מרובות-שבבים מהירות יותר שיכולות לשלב מטבעות שבבים שנוצרו בתהליכים שונים ואולי מיצרנים שונים. אלה כוללים חבילות המכילות מעבד ו- FPGA, כמו שילוב Xeon / Arria; FPGA עם מקלטים משדרים שונים, כמו ב- Stratix 10 FPGA של אינטל; או אפילו חלקים שונים במעבד מלא, כפי שתוארה אינטל במהלך הטכנולוגיה והייצור האחרונים שלה.
אינטל יצרה טכנולוגיה חדשה הנקראת גשר קישוריות משובץ רב-שבב (EMIB) כדי לעשות זאת, שעלה לראשונה בתכנית Stratix 10. ב- EMIB, ליבת הליבה נוצרת בתהליך 14nm של אינטל והמשדרים בתהליך 16nm של TSMC.
בסך הכל, מקנמרה אמרה כי מספר תחומים מתקדמים לאימוץ יותר FPGAs באמצעות אריזות כאלה. הוא דיבר על אתרי אינטרנט בהיקפים גדולים, שרואים שינויים בביקוש במהירות והיכן שילוב של FPGA / CPU עשוי לעבוד טוב בתחומים כמו חיפוש, ניתוח, והזרמת וידאו, כמו גם טרנספורמציית רשת, שם מגמות כמו רשת מוגדרת תוכנה. וירטואליזציה ופונקציות רשת גורמות צורך לעיבוד חבילות נוסף. תחומי מיקוד נוספים כוללים יישומי 5G ואלחוטי, נהיגה אוטונומית ויישומי בינה מלאכותית (AI). ב- AI, מקנמרה אמרה כי ASICs מיטביים וכוח מחשב גולמי עשוי בהחלט להיות הטוב ביותר לאימונים (אינטל רכשה את נרבנה), אך אמרו כי FPGAs הם בדרך כלל הטובים ביותר בהסקה, בגלל הגמישות שלהם וההשהיה הנמוכה, וציין כי ZTE השתמשה ב- Arria 10s ל מראים ציוני זיהוי תמונה מרשימים מאוד.
באופן אישי, אני סקרן לראות אם מעבדים עתידיים באמת ייקחו רכיבים שונים וישתלבו ויתאימו אותם באמצעות EMIB או טכנולוגיה דומה כדי לשנות את מה שאנחנו חושבים עליו כשבב מעבד. אני מסוקרן מהרעיון שמערכות העתיד עשויות להשתמש בהרבה ליבות שונות - חלקן ניתנות לתכנות (FPGA) וחלקן קבועות (שילוב של שני ASICs מותאמים אישית ומעבדים מסורתיים ו- GPUs) כדי לעשות דברים יחד שמשתפרים במה שיש הטכנולוגיה יכולה לעשות בכוחות עצמה.
