FPGA-val oltja be a Xeonokat az Intel

A San Franciscó-i Gigaom Structures 14 konferencián az Intel adatközponti termékekért felelős részlegének vezetője bejelentette, a legnagyobb chipgyártó egyedi megrendelésre olyan Xeonokat is szállít, amelyek a tokon belül egy FPGA-t is tartalmaznak. A legnagyobb adatközpontokat üzemeltető ügyfelek a kritikus algoritmusaikat ezeken az FPGA-kon futtathatják, látványos teljesítménynövekedést elérve.

Az FPGA-k (Field Programmable Gate Array, magyarul programozható kapumátrix) olyan áramkörök, amelyek logikai blokkjai szoftver segítségével programozhatók (Verilog HDL nyelven), a gyártás és akár telepítés után. Ezek a lapkák egyfajta középutat jelentenek az alkalmazásspecifikus áramkörök (ASIC) és az általános célú processzorok között. Az FPGA-k előnye az ASIC-ekhez képest a szabad programozhatóság, a "beégetett" algoritmus tetszőlegesen módosítható, cserébe a teljesítményük is alacsonyabb általában, de még mindig gyorsabbak és energiahatékonyabbak mintha az adott algoritmust egy általános célú processzoron futtatnánk.

FPGA, a chipre integrálva

A Microsoft a közelmúltban adott ki egy dokumentumot, amelyben azt taglalta, a Bing kereső egyes algoritmusait FPGA-n futtatva látványos teljesítménynövekedést tudott elérni. Az Intel legnagyobb ügyfelei, a nagy adatközpontokat üzemeltető szolgáltatók (pl. Facebook, Amazon, eBay) most olyan Xeonokat vásárolhatnak, amelyek a tokba integrálva egy FPGA-t is tartalmaznak, erre "offloadolhatják" a kritikus algoritmusaikat, tehermentesítve a CPU-t. Az Intel által egyedileg gyártott processzorokban az FPGA QPI interfészen keresztül csatlakozik és közvetlenül hozzáfér a processzor gyorsítótárához és a rendszermemóriához is. "Az FPGA-kkal tíz-, húsz-, harmincszoros sebességnövekedés érhető el, és ha ezt a processzorra integráljuk, tovább duplázódik" - mondta Bryant.

A Microsoft PCI Express felületen csatlakozó FPGA-kat használt a Bing felgyorsítására, derül ki a közelmúltban publikált dokumentumból, ennek oka, hogy a cég nem szeretett volna beáldozni egy QPI linket (processzorfoglalatot) a szervereiben az FPGA számára. Az Intel által kínált megoldással a felhasználóknak nem kell ilyen tekintetben kompromisszumot kötniük, az FPGA a processzorral közös tokba költöztetve nem foglal el helyet a további CPU-któl, egy kétfoglalatos rendszerben továbbra is használható két Xeon. A vállalat által gyártott, FPGA-kat is tartalmazó Xeon E5 chipek foglalatkompatibilisek a "sima" Xeon E5 chipekkel, hangzott el a Gigaom konferencián.

Diane Bryant szerint a nagy ügyfelek, többek között a Facebook és az eBay kifejezetten kérték ilyen processzorok legyártását az Inteltől. Ezek a vállalatok tízezer számra vásárolnak és üzemeltetnek Xeonalapú szervereket, ekkora megrendelésnél már az Intel számára is gazdaságos az egyedi igényekkel foglalkozni, miközben a felhasználó a saját fejlesztésű algoritmusait FPGA-ra mozgatva nagy gyorsulást érhet el. Természetesen ehhez arra is szükség van, hogy a felhasználónál rendelkezésre álljon az FPGA-k programozásával kapcsolatos kompetencia, de ez a legtöbb esetben adott, az Amazon és a Google is foglalkoztat processzortervező mérnököket például.

Talán az Altera?

Az Intel nem árulta el, az egyedi Xeonokra melyik gyártó FPGA-ját integrálja, vagy hogy az milyen paraméterekkel rendelkezik. A terület két vezető gyártója a Xilinx és az Altera, utóbbival a vállalat már korábban kötött egy megállapodást, amely alapján az Altera következő generációs nagy teljesítményű FPGA-i az Intel 14 nanométeres csíkszélességű technológiáján készülnek. Elképzelhető, hogy ennek a megállapodásnak a részeként az Intel felhasználhatja az Altera FPGA-technológiáját a Xeonokban. Bryant elmondta, egy FPGA-val "beoltott" Xeon az Intel számára is hasznos, a vállalat ezek segítségével tesztelheti, milyen gyorsítóáramköröket érdemes a processzormagra integrálni a meglevőek mellett.

Nyerd meg az 5 darab, 1000 eurós Craft konferenciajegy egyikét! A kétnapos, nemzetközi fejlesztői konferencia apropójából a HWSW kraftie nyereményjátékot indít.

A processzorba integrált FPGA hátránya, hogy ha a rajta futtatni kívánt algoritmus fejlesztése során az FPGA korlátaiba ütköznek a mérnökök, az egész processzort le kell cserélniük. Az ügyfeleknek ezért mindig egyedileg kell eldöntenie, bevállalják-e ezt a kockázatot cserébe azért a teljesítményelőnyért, amit az integrált FPGA biztosít az önálló, például PCI Express interfészen keresztül a rendszerhez csatolt megoldáshoz képest biztosít.

Diane Bryant szerint az Intel tavaly a nagy ügyfelek számára tizenöt különféle egyedi Xeont gyártott le, idén meg szeretné duplázni ezt a számot. Ez természetesen nem 30 különféle FPGA-val szerelt Xeont jelent, a cég a magszámot, órajelet, fogyasztást és egyéb paramétereket is a nagy megrendelők igényeihez tudja igazítani, az egyedi Xeonok túlnyomó részét ilyen chipek teszik ki.