Intel presenta un nuevo chip Xeon con FPGA integrado, promociona un aumento de rendimiento de 20 veces

Troquel y oblea de silicio de 22 nm (Intel, Knights Ferry)

A última hora de ayer, Intel anunció silenciosamente uno de los cambios más grandes en su línea de chips: pronto ofrecerá un nuevo tipo de CPU Xeon con una FPGA integrada. Este nuevo chip Xeon + FPGA encajará en el zócalo E5 LGA2011 estándar, pero el FPGA integrado permitirá que cada chip se personalice para cargas de trabajo específicas. Es casi seguro que este movimiento tiene la intención de hacer de Intel-x86 una mejor plataforma integral para una variedad más amplia de cargas de trabajo en entornos empresariales y de centros de datos, y para disuadir a los clientes de cambiar a aceleradores GPGPU de empresas como Nvidia.

El Xeon + FPGA también plantea la cuestión de si Intel alguna vez consideraría integrar un FPGA en su línea de chips Core para el consumidor; es extremadamente improbable, pero es difícil negar lo increíble que sería si los juegos y aplicaciones de próxima generación tuvieran acceso a una FPGA para acelerar los procesos centrales. Pero más sobre eso al final de la historia.

¿Qué es una FPGA?

Lo primero es lo primero, hablemos de arreglos de puertas programables en campo (FPGA). Como su nombre lo indica, un FPGA es esencialmente un chip en blanco que se puede reprogramar repetidamente después de la fabricación. Con muy pocas excepciones, cada chip dentro de su computadora está codificado (en el momento de la fabricación) para realizar un solo conjunto de funciones. Su CPU solo puede hacer exactamente lo que Intel o AMD diseñaron para hacer. No puedes tomar tu CPU y convertirla en una GPU. Pero tu lata tomar un FPGA, programarlo para realizar un conjunto de funciones (digamos, gráficos), y luego reprogramarlo para manejar otro tipo de carga de trabajo (digamos, ordenar a través de bases de datos).



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Una FPGA de Altera

La principal ventaja de un FPGA, además de su personalización, es que tiene un rendimiento monstruosamente alto. De la misma manera que un ASIC es, con mucho, la forma más rápida y eficiente de procesar una carga de trabajo específica (y por lo tanto, por qué se utilizan para la agricultura de Bitcoin), una FPGA también es muy rápida y eficiente. No son tan rápidos o eficientes como los ASIC, pero lo que pierde en velocidad lo gana en reprogramación (de nuevo, los ASIC están grabados en piedra en el momento de la fabricación).

¿Por qué Intel empareja su CPU Xeon con una FPGA?

En los últimos años, a medida que más y más procesamiento se ha trasladado a la nube, el dominio de Intel en el mercado de servidores ha sido atacado en algunos frentes. Los chips Xeon son buenos chips para todos los aspectos, pero hay muchos casos en los que otro chip más específico de la carga de trabajo podría tener sentido. Esta es la razón por la que la gente está empezando a buscar chips más baratos y de bajo consumo para servidores web (que no necesitan chips Xeon calientes y costosos) y aceleradores GPGPU para un procesamiento altamente paralelo (como en las supercomputadoras). Para estas cargas de trabajo más específicas, Intel está lanzando Atom para cosas livianas, el Xeon Phi de 50 núcleos para supercomputadoras, y ahora Xeon + FPGA (todavía no parece tener un nombre oficial).

Xeon Phi

Intel ha intentado luchar contra los aceleradores GPGPU con sus propios chips masivamente paralelos, como el Xeon Phi

Intel también notas que, solo en el último año, ha entregado '15 productos personalizados' para grandes clientes como Facebook y Ebay (probablemente Xeons con más / menos caché, más / menos núcleos, etc.), y hará más de 30 diseños personalizados. año.

¿Cuál es el propósito de este nuevo producto FPGA Xeon +? En palabras de Intel: “La FPGA proporciona a nuestros clientes una capacidad de aceleración coherente programable y de alto rendimiento para sobrecargar sus algoritmos críticos '. Intel estima que Xeon + FPGA verá aumentos masivos de rendimiento en el rango de 20x (para el código ejecutado en la FPGA en lugar de una CPU x86 convencional, pero obviamente habrá grandes aceleraciones generales a medida que se eliminen los cuellos de botella. La otra ventaja es que las cargas de trabajo cambian - por lo tanto, si sus algoritmos críticos cambian, o si toda su empresa gira, la FPGA se puede reutilizar sin tener que comprar mucho hardware nuevo.

Xeon E5

Una CPU Xeon de ocho núcleos, con caché en el medio y varios controladores / E / S en los bordes izquierdo y derecho.

En lo que respecta a las especificaciones técnicas, lamentablemente solo podemos adivinar en este punto. La FPGA probablemente sea fabricada por Altera, con la que Intel tiene una estrecha relación de trabajo (fue una de las primeras empresas que fue Permitido utilizar las fábricas de chips de Intel estrechamente protegidas). Los FPGA en general son muy voluminosos (esa es la compensación de usar puertas programables), y no hay mucho espacio libre en un paquete de chips LGA2011 Xeon E5, por lo que probablemente no estemos viendo un FPGA muy grande. Aunque si la FPGA puede aprovechar la caché de Xeon, y quizás algunos otros recursos de bajo nivel, se podrían lograr algunas eficiencias que ahorran espacio. (Intel dice que hay una 'interfaz coherente de baja latencia' entre el Xeon y la FPGA, pero eso es todo).

No hay información sobre precios o disponibilidad, pero obviamente no será barato (los mejores Xeons ya cuestan miles de dólares). Intel espera que el paquete Xeon + FPGA sea lo suficientemente atractivo como para convencer a las empresas de que se queden con x86, en lugar de pasar a una arquitectura de la competencia (como Tesla GPGPU de Nvidia). Probablemente sea mucho más fácil reescribir un pequeño segmento de código crítico para ejecutarlo en un FPGA que reescribir toda la aplicación en OpenCL.

Finalmente, un divertido experimento mental: si este pequeño experimento Xeon + FPGA es un éxito, ¿podríamos algún día ver un chip Core + FPGA? ¿O una configuración de GPU + FPGA? Imagínese si pudiera cargar una parte central de un motor de juego en la FPGA; quizás el motor de la física o la IA enemiga. O una parte central del sistema operativo de su PC. Eso podría ser realmente genial.

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