你還沒聽過FPGA?那你一定是好久沒有更新自己在企業(yè)級IT領域的知識了。今天筆者就和大家聊聊何為FPGA?FPGA主要應用場景是什么?有人說FPGA是替代傳統(tǒng)CPU和GPU的未來,你信嗎?
FPGA全稱現(xiàn)場可編程門陣列(Field-Programmable Gate Array),最初作為專用集成電路領域中的一種半定制電路而出現(xiàn)的,具有一定的可編程性,可同時進行數(shù)據(jù)并行和任務并行計算,在處理特定應用時有更加明顯的效率。
浪潮HPC“加速”
實際上,英特爾、紫光、浪潮等企業(yè)均已開始布局FPGA。早在SC2015大會上,浪潮就聯(lián)合Altera,以及中國最大的智能語音技術提供商科大訊飛,共同發(fā)布了一套面向深度學習、基于Altera Arria 10 FPGA平臺。
英特爾發(fā)布至強E5 2600 v4處理器
當然,最著名的應該就屬英特爾豪擲167億美元,收購Altera,這也是英特爾公司歷史上最大規(guī)模的一筆收購。而英特爾收購Altera主要為的就是FPGA。而根據(jù)后來英特爾在IDF展會中展出的集成了FPGA芯片的至強E5 2600 v4處理器來看,167億美元收購可謂物有所值:至強處理器在FPGA芯片的幫助下每瓦性能提升了70%。
紫光是另一家希望通過收購手段直接接觸FPGA最新科技的公司,繼尋求并購美光失利、收購硬盤大廠威騰(WD)破局后,紫光或將收購美國萊迪思半導體(Lattice Semiconductor)股份,為搶進FPGA市場做布局。
那么,F(xiàn)PGA吸引如此多廠商為之瘋狂的原因究竟是什么?
從應用場景角度分析,我們可以看到隨著谷歌的阿爾法狗打敗了人類圍棋冠軍后,深度學習已經從神壇走下來,越來越多的人開始認識到深度學習可能會改變未來的生活,成為未來科技發(fā)展的方向;而FPGA設計工具使其對深度學習領域經常使用的上層軟件兼容性更強,F(xiàn)PGA正是助力深度學習的一大技術。
但是,如果說FPGA是繼任傳統(tǒng)CPU與GPU的未來,就有些夸大其詞。且不論CPU與GPU技術已經成熟,擁有完善的生態(tài)鏈,CPU與FPGA的結構也有所不同。CPU中擁有控制取指、譯碼等流程,處理可信具備處理各式各樣千奇百怪的指令要求的能力;
CPU架構
相比之下FPGA就不能向CPU一樣靈活的處理各種沒有見過的指令,只能根據(jù)一個固定的模式來處理輸入的數(shù)據(jù)然后輸出,這也是為什么FPGA經常被看作一種行家專屬的架構。
FPGA架構
不同于CPU的是,F(xiàn)PGA和GPU內都有大量的計算單元,因此它們的計算能力都很強。在進行神經網(wǎng)絡運算的時候,兩者的速度會比CPU快很多。但是GPU由于架構固定硬件原生支持的指令固定了,而FPGA則是可編程的。
GaxPy算法性能對比(單位:微秒)(圖片來自:程序員)
我們可以看到,F(xiàn)PGA的應用領域主要是深度學習和神經網(wǎng)絡算法,而傳統(tǒng)的CPU更關注的是“通用”,GPU雖然更注重計算速度,但是其指令仍然是固定的。而FPGA的出現(xiàn)之所以風靡全球,就是因為其可編程性,這讓FPGA在深度學習領域擁有了得天獨厚的優(yōu)勢。這樣也就不奇怪谷歌為了發(fā)展深度學習,自己研發(fā)了名為TPU的自有芯片。正如谷歌數(shù)據(jù)中心負責人霍爾澤所言:谷歌研發(fā)自有芯片是為了解決哪些省為解決的問題。
筆者認為,當市場需求發(fā)生變化,技術一定會隨之發(fā)展,當深度學習成為熱門領域時,與之最匹配的FPGA也應聲成為廠商追逐的焦點。