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大數(shù)據(jù)和人工智能的必然趨勢

3月19日，賽靈思公司（Xilinx, Inc.）宣布推出自適應(yīng)計算加速平臺（Adaptive Compute Acceleration Platform，ACAP）。ACAP是一個高度集成的多核異構(gòu)計算平臺，能根據(jù)各種應(yīng)用與工作負(fù)載的需求從硬件層對其進(jìn)行靈活修改，可為用戶從端點到邊緣再到云端多種不同技術(shù)的快速創(chuàng)新提供支持。ACAP的自適應(yīng)能力可在工作過程中以毫秒級動態(tài)調(diào)節(jié)，實現(xiàn)CPU 與 GPU 所無法企及的性能與性能功耗比。

在大數(shù)據(jù)與人工智能迅速興起的時代，ACAP 理想適用于加速廣泛的應(yīng)用，其中包括視頻轉(zhuǎn)碼、數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)壓縮、搜索、AI推斷、基因組學(xué)、機(jī)器視覺、計算存儲及網(wǎng)絡(luò)加速等領(lǐng)域。

Xilinx對ACAP的研發(fā)經(jīng)歷了四年時間，1500多名工程師，累積投資達(dá)10億美金，研發(fā)出這個由500億晶體管組成的怪獸級芯片，代號為Everest（珠穆朗瑪峰）目前，被稱為芯片之王的Volta GPU（NVIDIA）大概是210億晶體管，Everest的規(guī)模是其2.5倍，從人工智能AI計算性能方面分析，其性能為現(xiàn)有FPGA性能的20倍。與CPU相比的話，圖像處理能力為CPU的10倍，

數(shù)據(jù)處理能力為CPU的90倍，如果在基因組測序方面，其性能為CPU的100倍，所以，Xilinx主要集中與基因測序相關(guān)領(lǐng)域，合作伙伴包括有：NGCodec, Ryft 和Edico Genome。

Moor Insights & Strategy 市場調(diào)查公司創(chuàng)始人 Patrick Moorhead 表示：“這就是未來計算的形式。我們所說的是能在幾分鐘內(nèi)即完成基因組排序，而非幾天；數(shù)據(jù)中心能根據(jù)計算需求自行對其服務(wù)器的工作負(fù)載進(jìn)行編程調(diào)整，例如在白天進(jìn)行視頻轉(zhuǎn)碼，晚上則執(zhí)行影像識別。這一點意義非常重大”。

賽靈思總裁兼首席執(zhí)行官（CEO）Victor Peng 表示，ACAP是一項重大的技術(shù)顛覆，是賽靈思更廣泛市場戰(zhàn)略的一部分，將幫助賽靈思朝著 FPGA 以外的領(lǐng)域發(fā)展，并突破‘僅支持硬件開發(fā)者’的局限。ACAP 產(chǎn)品在數(shù)據(jù)中心以及廣泛市場領(lǐng)域的應(yīng)用，將加速自適應(yīng)計算技術(shù)的廣泛普及，從而讓智能、互連、自適應(yīng)的世界更早成為現(xiàn)實。

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ACAP 技術(shù)細(xì)節(jié)

ACAP 的核心是新一代的 FPGA 架構(gòu)，結(jié)合了分布式存儲器與硬件可編程的 DSP 模塊、一個多核 SoC 以及一個或多個軟件可編程且同時又具備硬件自適應(yīng)性的計算引擎，并全部通過片上網(wǎng)絡(luò)（NoC）實現(xiàn)互連。ACAP還擁有高度集成的可編程I/O功能，根據(jù)不同的器件型號這些功能從集成式硬件可編程存儲器控制器，到先進(jìn)的SerDes收發(fā)器技術(shù)，前沿的RF-ADC/DAC和集成式高帶寬存儲器（HBM）。

軟件開發(fā)人員將能夠利用 C/C++、OpenCL 和 Python 等軟件工具應(yīng)用ACAP系統(tǒng)。同時，ACAP也仍然能利用 FPGA 工具從RTL 級進(jìn)行編程。

“Everest”是基于臺積電7nm工藝，將與2019年上市，其結(jié)構(gòu)包括有：

分布式內(nèi)存

Hardware-programmable DSP模塊

多核SoC

一個或多個軟件可編程,hardware-adaptable計算引擎

網(wǎng)絡(luò)芯片(NoC)

安全與電源管理芯片上的控制塊

Hardware-programmable內(nèi)存控制器

CCIX和作為PCIe支持

多模以太網(wǎng)控制器

可編程I / O接口和序列化/反序列化(并行轉(zhuǎn)換器)

高帶寬內(nèi)存或可編程adc和dac的版本

與當(dāng)今最新的 16 納米Virtex? VU9P FPGA 相比，“Everest”有望將深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的性能提升20 倍?；凇癊verest”的 5G 遠(yuǎn)程無線電頭端和目前最新的 16 納米無線電相比可將帶寬提升 4 倍。屆時，汽車、工業(yè)、科學(xué)與醫(yī)療、航空航天、測試、測量與仿真、音視頻與廣播以及消費類電子產(chǎn)品市場等領(lǐng)域的各種應(yīng)用都能實現(xiàn)性能和功耗效率的顯著提升。

3ACAP對Xilinx的意義

Xilinx公司新的愿景主要包括如下三個部分：

加強數(shù)據(jù)中心加速：Xilinx正在加大力度與關(guān)鍵數(shù)據(jù)中心客戶,合作伙伴生態(tài)系統(tǒng)和軟件應(yīng)用程序開發(fā)人員,進(jìn)一步使創(chuàng)新和部署計算加速度,加速度計算存儲和網(wǎng)絡(luò)。

加速增長的核心市場：這些市場包括汽車;無線基礎(chǔ)設(shè)施;有線通信;音頻、視頻和廣播;航空航天和國防;工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)療;測試、測量和仿真;和消費者的技術(shù)。這些核心市場和客戶保持Xilinx的核心。

引入自適應(yīng)計算加速平臺(ACAP):第三個支柱是宣布新產(chǎn)品。