FPGA协处理技术介绍及进展

使持续性能接近峰值
对于可并行化或流水化的任务，相对于峰值性能而言，FPGA经常能够大大提高持续性能，并可利用各器件资源。以一个蒙特卡洛布莱克-斯科尔斯基准测试程序为例，它可建立一条运行频率为150MHz的等式流水线。

在每个时钟周期，FPGA通过梅森素数旋转核产生的随机数被输入(接入)“定制指令”，每个时钟周期产生一个结果。12条“定制指令”与模块的两片FPGA匹配，利用双精度浮点逻辑输出12×150M=1.8G结果/秒。通过额外倍频，可预期实现性能为上述性能的两倍。

对比不同架构的浮点能力持续性能与峰值性能十分有趣。表2给出了四种可能解决方案的单精度浮点峰值性能。由于布莱克-斯科尔斯公式需要常规加法与乘法函数以外更多的函数(指数、平方根等)，布莱克-斯科尔斯结果的总GFLOPS未作统计。

表3给出了布莱克-斯科尔斯结果与峰值GFLOPS的比例，作为比较持续性能与峰值性能的一种相对衡量方法。相比峰值性能，FPGA达到了最佳持续性能。相比另外两种加速器的单精度逻辑，FPGA的双精度逻辑具有最优原始性能以及最优的“性能/瓦”参数。

对许多包含并行性或可流水化的算法而言，由于裕量连接带宽可实现用户自定义的数据通路，这样，逻辑可在一个时钟周期内访问存储器或访问另一个逻辑块的结果，从而使FPGA的持续性能可接近峰值性能。由于固定架构具备预先确定的用以实现不同功能的逻辑块集合，所以可以为FPGA配置支持某种给定算法的最优逻辑函数比例来实现器件资源的最佳利用。