揭秘FPGA：为什么比 GPU 的延迟低这么多？

作者：时间：2018-06-27来源：网络收藏

　　微软部署 FPGA 并不是一帆风顺的。对于把 FPGA 部署在哪里这个问题，大致经历了三个阶段：

　　专用的 FPGA 集群，里面插满了 FPGA

　　每台机器一块 FPGA，采用专用网络连接

　　每台机器一块 FPGA，放在网卡和交换机之间，共享服务器网络

　　▲微软 FPGA 部署方式的三个阶段

　　第一个阶段是专用集群，里面插满了 FPGA 加速卡，就像是一个 FPGA 组成的超级计算机。

　　下图是最早的 BFB 实验板，一块 PCIe 卡上放了 6 块 FPGA，每台 1U 服务器上又插了 4 块 PCIe 卡。

　　▲最早的 BFB 实验板，上面放了 6 块 FPGA。

　　可以注意到该公司的名字。在半导体行业，只要批量足够大，芯片的价格都将趋向于沙子的价格。据传闻，正是由于该公司不肯给「沙子的价格」，才选择了另一家公司。

　　当然现在数据中心领域用两家公司 FPGA 的都有。只要规模足够大，对 FPGA 价格过高的担心将是不必要的。

　　▲最早的 BFB 实验板，1U 服务器上插了 4 块 FPGA 卡。

　　像超级计算机一样的部署方式，意味着有专门的一个机柜全是上图这种装了 24 块 FPGA 的服务器(下图左)。

　　这种方式有几个问题：

　　不同机器的 FPGA 之间无法通信，FPGA 所能处理问题的规模受限于单台服务器上 FPGA 的数量;

　　数据中心里的其他机器要把任务集中发到这个机柜，构成了 in-cast，网络延迟很难做到稳定。

　　FPGA 专用机柜构成了单点故障，只要它一坏，谁都别想加速了;

　　装 FPGA 的服务器是定制的，冷却、运维都增加了麻烦。

　　▲部署 FPGA 的三种方式，从中心化到分布式。

　　一种不那么激进的方式是，在每个机柜一面部署一台装满 FPGA 的服务器(上图中)。这避免了上述问题 (2)(3)，但 (1)(4) 仍然没有解决。

　　第二个阶段，为了保证数据中心中服务器的同构性(这也是不用 ASIC 的一个重要原因)，在每台服务器上插一块 FPGA(上图右)，FPGA 之间通过专用网络连接。这也是微软在 ISCA'14 上所发表论文采用的部署方式。

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