超大規(guī)模工作負載中,賽靈思FPGA的單位功耗性能與CPU對比

與服務(wù)器CPU的性能對比,單位功耗性能在機器學(xué)習(xí)推斷方面提高了11倍;數(shù)據(jù)分析SQL查詢方面提升了33倍;視頻處理轉(zhuǎn)碼提高40倍;存儲壓縮提高40倍;網(wǎng)絡(luò)vSwitch可提高23倍。

在以計算效率和加速器利用率所組成的象限中,賽靈思池化FPGA的單位功耗性能實現(xiàn)了比Altera FPGA高2-6倍,相關(guān)產(chǎn)品將在明年上市。

1數(shù)據(jù)中心加速主要途徑比較

問題一:賽靈思FPGA VS. 英特爾集成式MCM CPU+FPGA

賽靈思全球戰(zhàn)略高級副總裁Steve Glaser認為,在代表應(yīng)用廣度的橫軸和加速器利用率的縱軸所組成的象限圖中,賽靈思池化FPGA在超大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用方面已經(jīng)遙遙領(lǐng)先;英特爾注意到FPGA的優(yōu)勢,但其集成式MCM CPU+FPGA目前只能解決中小企業(yè)的問題。

問題二:賽靈思FPGA VS. 英偉達GPU

面對日益火爆的GPU,Steve指出,GPU和定制ASIC在應(yīng)用廣度方面與FPGA相比遠遠不足;

以機器學(xué)習(xí)加速為例,使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類圖像、翻譯文本和語音、識別無結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)中的底層模式,需要“兩階段”法。

第一階段(培訓(xùn)),使用海量加標記的樣本數(shù)據(jù)和計算培訓(xùn)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),英偉達GPU擅長的這一領(lǐng)域只占機器學(xué)習(xí)5%的市場規(guī)模。

一旦網(wǎng)絡(luò)培訓(xùn)完成,便進入第二個階段(推斷),通過受訓(xùn)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理新數(shù)據(jù)樣本或查詢,以確定其可能的級別。這一占機器學(xué)習(xí)加速90%的市場正是賽靈思FPGA角逐的天下。

推斷是當(dāng)今最大規(guī)模數(shù)據(jù)中心中的一個巨大的工作負載,因為它負責(zé)實現(xiàn)廣泛的日益擴展的重要應(yīng)用,例如語言翻譯、自然語言接口、照片和視頻內(nèi)容識別,以及網(wǎng)上產(chǎn)品選擇與促銷。其中兩個最大的人工智能市場分別是無人駕駛汽車和機器人。

而賽靈思池化FPGA將機器學(xué)習(xí)推斷計算效率提升了2-6倍。

近年來賽靈思在加速領(lǐng)域的里程碑事件回顧

回顧一下賽靈思在云計算加速領(lǐng)域的重要里程碑事件:

3賽靈思近年來在加速領(lǐng)域的里程碑事件

2014~2015年,賽靈思與高通、IBM等公司展開合作,并在業(yè)界推出首款20納米和16納米數(shù)據(jù)中心產(chǎn)品,比競爭對手提前了1年又1個季度。此外,賽靈思還積極推動制定行業(yè)標準的CCIX聯(lián)盟的發(fā)展。

目前,全球七大超大規(guī)模云服務(wù)公司中,已有3家采用了賽靈思FPGA,其中:

百度采用了賽靈思技術(shù)作為數(shù)據(jù)中心的池化資源部署,以及用于無人汽車和語音的機器學(xué)習(xí);前不久,百度宣布利用賽靈思技術(shù)使序列分析提升了10倍。

微軟宣布,為實現(xiàn)服務(wù)器上的網(wǎng)絡(luò)加速,其數(shù)據(jù)中心已經(jīng)大規(guī)模部署賽靈思FPGA技術(shù)搭建加速器架構(gòu),以分配越來越高的工作負載。

亞馬遜不久前公布在彈性計算云上實現(xiàn)了FPGA即服務(wù)。保險定價公司AON、基因序列測試公司edico genome、機器學(xué)習(xí)公司TERADEEP等亞馬遜合作伙伴都已經(jīng)宣布采用了AWS F1實例。

初創(chuàng)型技術(shù)公司也是賽靈思重要的用戶類型之一。

DEEPHI TECH是一家初創(chuàng)公司,攜手賽靈思推出用于機器學(xué)習(xí)推斷的FPGA平臺,以及用于部署的超高效神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),與GPU相比效能甚至提高了10倍。

6使用賽靈思FPGA的單個服務(wù)器與整個機架的CPU性能對比

可重配置加速堆棧:行業(yè)標準的開發(fā)與部署

隨著互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)的大規(guī)模應(yīng)用,未來很多工作負載將是今天的我們所無法想象的。

4行業(yè)標準的開發(fā)與部署

賽靈思云戰(zhàn)略總監(jiān)Andy walsh介紹,賽靈思可重配置加速堆棧的第一層平臺開發(fā)版在不久前已經(jīng)推出,主要用于超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心部署,以及基于云的開發(fā)環(huán)境。

在中間的應(yīng)用開發(fā)層,賽靈思提供了集成框架;用于機器學(xué)習(xí)、分析和視頻的應(yīng)用函數(shù)庫;以及針對UltraScale FPGA優(yōu)化的數(shù)學(xué)函數(shù)庫。

在上層,賽靈思對OpenStack提供了支持,可進行云配置與管理;支持UltrascaleFPGA;2017年將推出Ocata 版。

7賽靈思加速堆棧

“如果您是一家主攻機器學(xué)習(xí)推斷的公司,賽靈思池化FPGA是最佳的選擇?!盇ndy說。

點評:

賽靈思的優(yōu)勢在于可編程,可優(yōu)化,可重新配置。

機器學(xué)習(xí)的訓(xùn)練在于浮點計算,這是GPU所增強的部分,但是這只占機器學(xué)習(xí)5%的工作,一旦進入大規(guī)模應(yīng)用,GPU在推斷方面不足正是賽靈思FPGA的優(yōu)勢,而這部分工作占了機器學(xué)習(xí)90%以上的工作量。在這一領(lǐng)域的成功,將為賽靈思帶來極高的市場地位。

在云計算與物聯(lián)網(wǎng)大爆炸的時代,隨著機器學(xué)習(xí)市場的逐步成熟,賽靈思的池化FPGA可重配置加速堆??芍^是如魚得水,讓超大型網(wǎng)絡(luò)公司可以輕松地解決掉80%的工作。除了初創(chuàng)型公司,賽靈思把目標市場對準亞馬遜、Facebook、谷歌、微軟、阿里巴巴、百度和騰訊等“七大超級”數(shù)據(jù)中心公司,且已經(jīng)獲得亞馬遜、微軟、百度等公司的認可,可以說,賽靈思已經(jīng)在業(yè)界初步樹立起一流數(shù)據(jù)中心加速解決方案供應(yīng)商的地位。

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