借助全新 AMD Alveo? V80 計(jì)算加速卡釋放計(jì)算能力

對(duì)于大規(guī)模數(shù)據(jù)處理，最佳性能不僅取決于原始計(jì)算能力，還取決于高存儲(chǔ)器帶寬。 因此，全新 AMD Alveo? V80 計(jì)算加速卡專為具有大型數(shù)據(jù)集的內(nèi)存受限型應(yīng)用而設(shè)計(jì)，這些應(yīng)用需要 FPGA 硬件靈活應(yīng)變能力以實(shí)現(xiàn)工作負(fù)載優(yōu)化。Alveo V80 加速卡現(xiàn)已量產(chǎn)出貨，其能提供較之上一代加速卡至高 2 倍的帶寬與計(jì)算密度①，并為使用 AMD Vivado? 設(shè)計(jì)套件的 FPGA 設(shè)計(jì)人員提供簡(jiǎn)化的開(kāi)發(fā)流程。

圖1：Alveo V80 計(jì)算加速卡

這款全新加速卡采用全高、3/4 長(zhǎng)（ FH?L ）尺寸規(guī)格，由 AMD Versal? HBM 自適應(yīng) SoC 提供支持，具備 2,600,000 個(gè) LUT 邏輯單元的 FPGA 架構(gòu)、10,848 個(gè) DSP 計(jì)算邏輯片以及 820 GB/s 的存儲(chǔ)器帶寬，從而助力克服性能瓶頸。

與前代產(chǎn)品 AMD Alveo U55C 計(jì)算加速卡相比，Alveo V80 的邏輯密度至高翻倍、存儲(chǔ)器帶寬至高翻倍且網(wǎng)絡(luò)帶寬可高至 4 倍①，可以實(shí)現(xiàn)強(qiáng)大的計(jì)算集群，同時(shí)還能優(yōu)化卡、服務(wù)器數(shù)量以及機(jī)架空間。

面向大型數(shù)據(jù)集和內(nèi)存密集型工作負(fù)載專屬打造的網(wǎng)絡(luò)附接加速卡

Alveo V80 卡的硬件靈活性允許跨不同的自定義工作負(fù)載進(jìn)行廣泛應(yīng)用。作為一款 4x200G 網(wǎng)絡(luò)附接加速卡，該卡可以實(shí)時(shí)處理大量傳入數(shù)據(jù)，避開(kāi) GPU 遇到的 PCIe? 連接限制。

圖 2：大規(guī)模加速計(jì)算密集型內(nèi)存受限工作負(fù)載

Alveo V80 加速卡可通過(guò)以太網(wǎng)擴(kuò)展到數(shù)百個(gè)節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)計(jì)算集群，非常適合一系列高性能計(jì)算應(yīng)用，包括基因組測(cè)序、分子動(dòng)力學(xué)和傳感器處理。 在網(wǎng)絡(luò)安全方面，內(nèi)置 400G 加密引擎和 600G 以太網(wǎng)硬塊，加之 FPGA 的硬件靈活性，令 Alveo V80 加速器適用于線速數(shù)據(jù)包檢測(cè)和 AI 支持的異常檢測(cè)。

該加速卡還非常適合計(jì)算存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)分析，能夠在同一張卡上集成壓縮和查詢加速，從而增加有效存儲(chǔ)容量，同時(shí)更快獲得洞察。此外，它還適合于各種金融科技應(yīng)用，包括策略回測(cè)、期權(quán)定價(jià)以及金融建模與仿真。

案例：天體物理學(xué)計(jì)算飛躍

聯(lián)邦科學(xué)與工業(yè)研究組織（ CSIRO ）是澳大利亞的國(guó)立研究組織，其參與建造了世界上最大的射電天文學(xué)天線陣列，該天線陣列目前包含 420 張 Alveo U55C 加速器卡用于處理無(wú)線電波，以研究早期宇宙并探索星系演化。

CSIRO計(jì)劃借助 Alveo V80 加速卡縮減占板面積與成本，并將所需加速卡的數(shù)量精簡(jiǎn)多達(dá) 66%，同時(shí)應(yīng)對(duì)來(lái)自望遠(yuǎn)鏡 131,000 個(gè)天線的新信號(hào)處理任務(wù)?？紤]到卡、服務(wù)器、機(jī)架空間和功耗的潛在減少，每卡算力的躍升預(yù)計(jì)可帶來(lái)至高 20% 總擁有成本（ TCO ）下降②。

CSIRO 空間與天文學(xué)部研究工程師 Grant Hampson 表示：“我們起初采用 Alveo 產(chǎn)品線是因?yàn)樗軌驅(qū)崟r(shí)處理大量傳感器數(shù)據(jù)。對(duì)于我們的下一代波束成形器和相關(guān)器來(lái)說(shuō)，降低總擁有成本勢(shì)在必行。 Alveo V80 加速卡是對(duì)上一代 Alveo U55C 卡的技術(shù)階躍提升，以經(jīng)濟(jì)高效的占板面積提供了緊湊、節(jié)能的解決方案②?！?/p>

圖 3：AMD Alveo V80 加速卡實(shí)現(xiàn)的預(yù)估傳感器處理和 TCO 節(jié)?、冢▍⒁?jiàn)尾注 ALV-16②）

為 FPGA 設(shè)計(jì)人員簡(jiǎn)化開(kāi)發(fā)

Alveo V80 加速卡經(jīng)由 Alveo Versal 示例設(shè)計(jì)（ AVED ）完全可為傳統(tǒng)硬件開(kāi)發(fā)人員使用，現(xiàn)已在 GitHub 上提供。AVED 利用傳統(tǒng) FPGA 和 RTL 流程簡(jiǎn)化了硬件啟動(dòng)，并且基于常見(jiàn)的 Vivado 工具流程。示例設(shè)計(jì)采用在 AMD Versal 自適應(yīng) SoC 上實(shí)現(xiàn)并專門針對(duì) Alveo V80 加速器卡的預(yù)構(gòu)建子系統(tǒng)，提供了高效的起點(diǎn)。

在系統(tǒng)層面，Alveo V80 計(jì)算加速卡簡(jiǎn)化了系統(tǒng)集成并提供了快速的量產(chǎn)路徑。通過(guò)使用預(yù)先驗(yàn)證的部署卡，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)可以避開(kāi) PCB 集成、庫(kù)存管理和產(chǎn)品生命周期管理任務(wù)。

現(xiàn)已出貨 Alveo V80 已投入量產(chǎn)，現(xiàn)可從 AMD 和授權(quán)經(jīng)銷商處購(gòu)買。

① ：基于截至 2024 年 4 月公開(kāi)發(fā)布的 AMD Alveo 產(chǎn)品選型指南中發(fā)布的規(guī)格。(ALV-13)。

② ：基于 CSIRO 在 2023 年 10 月進(jìn)行的獨(dú)立“早期試用體驗(yàn)”性能和成本分析估算，比較了 420 張 Alveo U55C 加速卡的現(xiàn)有實(shí)施與 140 張 AMD Alveo V80 加速卡的預(yù)期實(shí)施。預(yù)計(jì)總擁有成本以三年期計(jì)算，包括電力和冷卻運(yùn)營(yíng)支出的預(yù)計(jì)成本。所有性能和成本節(jié)省聲明均為 CSIRO 提供的估算值，未經(jīng) AMD 驗(yàn)證。性能和成本效益受各種假設(shè)和變量影響，且可能基于系統(tǒng)配置和其他因素而發(fā)生變化。 結(jié)果僅針對(duì) CSIRO，可能不具典型性。有關(guān)更多詳細(xì)信息，請(qǐng)參見(jiàn)圖 (3) (ALV-16)。