`

СПЕЦИАЛЬНЫЕ
ПАРТНЕРЫ
ПРОЕКТА

Архив номеров

Как изменилось финансирование ИТ-направления в вашей организации?

Best CIO

Определение наиболее профессиональных ИТ-управленцев, лидеров и экспертов в своих отраслях

Человек года

Кто внес наибольший вклад в развитие украинского ИТ-рынка.

Продукт года

Награды «Продукт года» еженедельника «Компьютерное обозрение» за наиболее выдающиеся ИТ-товары

 

Андрей Зубинский

Рынок конфигурируемых вычислителей – будет ли чёрный лебедь?

+22
голоса

Чтобы рассмотреть это явление, надо следить одновременно за информационными источниками из очень разных и традиционно несвязанных областей (вот так «междисциплинарность» распространяет область влияния). Но высмотреть всё-таки удалось.

Начнём с обзора с высоты птичьего полёта. Основа реконфигурируемых вычислителей – так называемая «программируемая логика», проще говоря – микросхемы, аппаратные соединения логических компонентов которых определяются программно и, в общем случае – многократно. Это весьма специфические микросхемы, со своим сопутствующим технологическим стеком разработки конкретных соединений для какой-то цели, в стек входят и специфические «языки программирования аппаратных средств», системы верификации, и много чего ещё, что за пределами области программируемой логики практически никто не видит.

Нужна программируемая логика разным индустриям и по разным причинам. Простые и дешёвые микросхемы с низкой степенью интеграции используются для замены множества отдельных простых логических микросхем (то есть, для существенного удешевления конечной конструкции). Сложные, мощные и дорогие – для использования в областях, где производительности универсальных вычислителей и DSP (цифровых сигнальных процессоров) недостаточно, требуется аппаратный акселератор, но серийность продукции не такая большая, чтобы создавать с нуля полноценную предназначенную для решения конкретной задачи микросхему. С учётом специфики продукции, развитие рынка самых развитых представителей программируемой логики, FPGA, на «взрыв» ничуть не похоже:

Рынок конфигурируемых вычислителей – будет ли чёрный лебедь?

Из графика видно – ёмкость рынка (согласно прогнозам) линейно и неспешно растёт до где-то до $9 млрд к 2023 году, наибольшую долю его занимает потребность коммуникационных индустрий, примерно на втором месте – промышленность, третье место делят почти равные в объёмах потребления строго противоположные потребительская и оборонная промышленности, и за пределами пресловутой «тройки призёров» находятся автомобильная и «чисто IT» индустрии. Картина не очень впечатляющая, ожидаемую ёмкость рынка нельзя назвать «планетарно значимой», но не будем забывать, что это всего лишь один из возможных прогнозов, причём очевидно самый простой, линейный. И он, естественно, не учитывает возможность появления «чёрного лебедя» (теория Нассима Николя Талеба, о трудно прогнозируемых событиях).

На фоне такого спокойного прогноза происходит совсем малозаметное событие. Приобретённая Intel компания Altera, один из двух ключевых игроков рынка FPGA, приоткрывает технические детали ожидающихся в следующем году микросхем Stratix 10. В силу того, что семейство Stratix вообще относится к условному классу «state-of-the-art products» (что означает – «очень недешёвое и сложное для массово интересного»), шума это не сделало. Попробуем без глубокого погружения в детали разобраться, что нового и, главное, совместного с Intel, в этом семействе микросхем.

Stratix 10 – гибридные микросхемы, в корпусе которых размещается несколько кристаллов. Для межкристалльного соединения на подложке гибридной микросхемы располагаются отдельные кристаллы EMIB – специального интерфейса уровня «внутри корпуса микросхемы», разработанного Intel. Самая понятная для непрофессионала «внутрикорпусная периферия» Stratix 10 – быстрая оперативная память. Максимальный объём которой уже заявлен – 16 GB. EMIB-соединение этой памяти с собственно массивом программируемой логики обеспечивает полосу пропускания 1 TB/s.

Рынок конфигурируемых вычислителей – будет ли чёрный лебедь?

Гибридное исполнение Stratix 10 - набор разных кристаллов в одной корпусе на единой подложке

 

Масштабы программируемого массива – до 5,5 млн логических элементов (в терминах Altera «логический элемент» - довольно сложная схема, содержащая позволяющую реализовать любую булеву функцию четырёх переменных аппаратная программируемая таблица поиска, в сочетании с управляющей и синхронизирующей логикой и механизмами «соединения» элементов в одно целое), до 1,8 млн адаптивных логических модулей (они ещё сложнее логических элементов, и позволяют реализовать булевы функции от 6 переменных, а также содержат сумматоры etc), до 5 тысяч блоков цифровой обработки сигналов, до 11 тысяч аппаратных умножителей 18-битовых слов.

Кроме памяти и логического массива таких масштабов в корпусе микросхемы располагается четырёхядерный 64-битовый процессор ARM Cortex A-53 с тактовой частотой до 1,5 GHz.

Всё это упаковано в корпус, дающий возможность задействовать до 1640 выводов, тактируется частотой до 1 GHz и обеспечивает эквивалентную производительность до 10 TFLOPS.

Для взаимодействия с «внешним миром» кроме 1640 выводов GPIO в том же корпусе располагаются до 96 30 GB/s и до 48 17,4 GB/s полностью дуплексных трансиверов (приёмопередатчиков последовательных интерефейсов).

В общем, масштабы Stratix 10 поражают – это действительно самые большие из уже заявленных FPGA, позволяющие конфигурировать исключительно сложные и мощные специальные вычислители и акселераторы. А внутренняя память большой ёмкости (всё-таки, 16 GB это немало), доступная таким вычислителям через шину с очень высокой полосой пропускания (сравните 1 TB/s с примерно 70 GB/s лучших образцов DDR4) превращает Stratix 10 в исключительно интересную конструкцию.

Параметры и специфика исполнения Stratix 10 явно нацелены не столько на оборонные (при таком уровне сложности невозможно добиться требуемой военным надёжности в сложных условиях эксплуатации), автомобильные и промышленные (слишком дорого и избыточно) применения, сколько на датацентры. Мало что это соображение подтверждается открытым позиционированием в обзорной документации Altera, оно логично следует из соотношения затрат Intel на приобретение Altera ($16,5 млрд) и линейно прогнозируемым ростом рынка FPGA – без «чёрных лебедей» даже при условии очень большой 50% доли рынка, дуэту Intel-Altera понадобится лет 6-7 для возврата этих затрат.

Так что, кажется, Stratix 10 – это и есть тот первый «черный лебедь», которого Intel готовит рынку. Точнее, пока видимый фрагмент чёрного лебедя. Потому что индустрия уже отреагировала. Образованием ответного угрозе альянса.

В понедельник, 23 мая, главный конкурент Altera, Xilinx, вошла в альянс с AMD, IBM, ARM, Qualcomm, Huawei и Mellanox. Цель альянса – создание единых спецификаций шин, позволяющих когерентно разделять оперативную память с центральными процессорами и акселераторами этих производителей. По сути, речь больше идёт об аналоге EMIB-соединённой внутри Stratix 10 памяти, но реализованной на уровне выше – на уровне печатной платы, чем об аналоге Intel QPI (когерентная шина). Такое предположение можно сделать хотя бы потому, что у IBM, в частности, уже есть своя аналогичная QPI разработка - CAPI (Coherent Accelerator Processor Interface, когерентный интерфейс акселерирующих сопроцессоров), и Xilinx уже собирается её использовать именно для ориентированных на датацентры FPGA.

Итак, станут ли FPGA масштаба Stratix 10 тем самым черным лебедем, который одновременно изменит картину рынка FPGA, откроет новые возможности облачным вычислениям, в том числе в области «искусственного интеллекта» и вообще значимым событием индустрии?

Как ни странно, такой сложный вопрос имеет довольно простой ответ.

Чтобы быстро, правильно и полезно реконфигурировать FPGA-акселераторы, нужно системное ПО, радикально отличающееся от доступного технологического стека разработки «прошивок» FPGA. Безусловно, есть возможность по мере надобности «прошивать» разные предварительно разработанные акселераторы из библиотеки предоставленных производителем проектов, и это уже немало и полезно, но такое решение – «не совсем то», чего все ждут от реконфигурируемых вычислений.

+22
голоса

Напечатать Отправить другу

Читайте также

а что с железками для майнинга криптовалют (было, есть, будет) ?

 
 
IDC
Реклама

  •  Home  •  Рынок  •  ИТ-директор  •  CloudComputing  •  Hard  •  Soft  •  Сети  •  Безопасность  •  Наука  •  IoT