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FPGA/PLD  

採用FPGA的工具可加速關鍵演算法與與降低功耗

上網時間: 2006年06月19日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:FPGA  現場可程式閘陣列  algorithm  演算法  coprocessor 

DRC Computer公司與其軟體夥伴Celoxica公司聯合開發了可加速關鍵演算法FPGA協同處理器模組和軟體開發工具。DRC的這種協同處理器模組是採用賽靈思Virtex-4 FPGA系列,並以HyperTransport匯流排,而與AMD的Opteron處理器連接。

DRC公司執行長Larry Laurich表示,該技術初期主要瞄準石油和天然氣、金融和生命科學應用,在這些領域,運算密集型演算法可在FPGA硬體中平行執行。首批開發系統會在今年第三季上市,售價將為約2.5萬美元。

在過去20年來,FPGA吸引了產業界和學術界的廣泛興趣,一直被作為可配置運算平台。Laurich透露,早在1980年代末,DRC創辦人Steve Casselman就對此產生濃厚興趣,而有意開發採用FPGA的運算平台。Casselman在1987年創辦Virtual Computer公司,但該公司在2000年的低迷時期倒閉。

隨著規模更大、速度更快的FPGA問世,Casselman體認識到HyperTransport匯流排有可能打破另一個瓶頸─相對低速的PCI匯流排。Casselman在2004年找到新的投資人,創辦了DRC公司,‘DRC’取自‘動態可重配置協同處理器’(Dynamic Reconfigurable Coprocessor)之意而來。Casselman現擔任DRC公司的首席科學家兼CTO。

Laurich介紹,總部設在英國的Celoxica公司是與DRC簽約的首家軟體開發夥伴。他希望今後有更多的公司參與共同開發。

Celoxica(美國)公司總經理Jeff Jussel表示,Celoxica的工具提供了重新編譯C程式碼以用於DRC協同處理器模組的能力。他說,FPGA能平行執行許多演算法,相較於傳統伺服器處理器而言,其功耗也要低很多。

Jussel表示:“舉例來說,為了執行諸如Black Scholes這樣的金融分析演算法,銀行會購買大量CPU和機架,其佔用的空間越來越大,且需要大量能耗進行冷卻。銀行可以採用FPGA協同處理器來分擔其中一些關鍵演算法,可使功耗大幅降低很多,同時性能表現卻能提高100倍。”

Jussel指出,相較過去一些用戶通過開發ASIC來實現演算法加速,如今這種基於FPGA的方法要便宜很多,且為熟悉C語言編程工具的程式設計人員敞開了大門。

圖2:DRC的協同處理器可實現運算演算法加速。

相關開發工具支援將C程式碼被編譯到FPGA

Laurich介紹道,DRC的協同處理器模組與AMD的Opteron處理器接腳相容,能插到IBM、惠普等大公司及其他十多家較小公司採用Opteron處理器的主板上。HyperTransport匯流排向Opteron處理器傳輸數據的延遲時間約為60ns,這項指標僅是PCI匯流排的大約1/10。此外,DRC的協同處理器模組可連接主板上的大量DRAM記憶體。

“與那些DIMM插槽通訊的DDR控制器是我們知識產權(IP)的一部份。我們的IP使演算法能以極低的延遲存取主板記憶體,”Laurich表示。一旦容量更大的DDR-2普及,DRC的協同處理器就有能力存取最高可達32GB的可用記憶體。

DRC的協同處理器模組由增加了幾條指令的Linux BIOS所控制。該協同處理器的標準配置是200MHz@8位元,且可透過調整一個可協商(negotiated)的介面來實現不同位元寬度和位元速率。

用戶可期待該模組硬體能實現賽靈思承諾的性價比曲線。“我們已著手設計一款16位元版本,預計在今年年中推出。現在,該模組的最高速度為400MHz,但今後會變得更快,”Laurich表示。目前,一個基於LX-60 Virtex-4 FPGA模組的售價為4,500美元,但他估計,明年將可降為3,000美元。相關的開發系統包括一個帶DRC協同處理器和Opteron處理器的工作站、Celoxica的工具,以及來自DRC和賽靈思的軟體。

Laurich稱,DRC估計其技術能將整數應用程式加速約100倍、單精密度浮點應用程式加速10倍,而雙精密度浮點應用程式執行速度則可提高5倍。

作者:來大偉




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