从硬件转向软件，赛灵思正在把FPGA推上“云”端

作者:单祥茹  来源:中国电子商情

发布时间:2017-11-08

在今年的赛灵思开发者大会上，首次开设了硬件开发者、应用软件开发者、嵌入式软件开发者三个分论坛，一向以硬件为中心的赛灵思（Xilinx），很显然已经把重心转向了软件。赛灵思软件和IP产品部高级副总裁Salil Raje表示：“之所以有这样的设置，是因为赛灵思正在经历一个重要转型，那就是赛灵思面向的不再只是硬件工程师，而是基于丰富的软件开发工具和软件堆栈，帮助更多的客户尤其是众多的软件工程师实现从端到云的各种应用。事实上，这个转型我们几年以前就已经开始。7年前赛灵思就已经是从做C、C++逐渐转化为RTL方面的领先企业，这也是公司转型的种子和开端。”

 赛灵思软件和IP产品部高级副总裁Salil Raje（右）、赛灵思战略市场开发总监Andy Walsh

业务转型从软件和工具入手
“从C++到RTL这样一个高级聚法的转换是我们转型的核心，包括高层工具和软件应用工具，这些都是更加接近软件的项目。而我们的高层聚法的工具是转型的驱动器。对赛灵思而言，是一个非常大的转型。传统上，赛灵思的业务主要来自配件或构件企业，全球的客户约有5万人左右，他们都是传统的硬件设计师和FPGA工程师。转型后，根据我们的预计，在5年内潜在的用户将增加5倍，达到25万，意味着有越来越多的开发者和工程师投身于MPSoC和SDSoC开发应用，这是一个巨大的潜在增长。”Salil Raje副总裁对赛灵思的转型非常乐观。

赛灵思的转型主要体现在两个方面，一个是芯片，另一个是软件工具层面。根据摩尔定律，现在的芯片集成度越来越高，CPU架构遭遇到天花板；随着MPSoC的引入，嵌入式系统的应用已延展到更多领域，现在全球从事嵌入式系统开发的工程师接近 10万，什么样的设计工具和软件解决方案才能够支持这样的发展？Salil Raje副总裁表示：“在芯片层面赛灵思可以支持所有的用户。在端的层面，我们有SDSoC开发软件以及reVISION堆栈，开发者可以形成新的使用MPSoC的开发方式；在云端，我们将利用SDAccel再加上可配置加速堆栈帮助客户实现云端的开发应用。依托全套的软件开发堆栈和设计工具，赛灵思就可以从原来专注硬件和芯片转型为以软件为中心的企业，从而有能力应对5倍潜在用户即总数为25万用户的增长。”

赛灵思的开发堆栈支持从端到云的应用，并形成了芯片、开发工具（包括SDAccel、SDSoC）、应用架构（支持Caffe、FFmpeg等）三个层面。实际上，赛灵思的这种转型还在一定程度上降低了开发者的设计难度，所有用户仅使用软件框架就可以开始设计，并不一定要非常了解具体的FPGA架构和产品细节，抽象度被提高了，这种模式将惠及越来越多的客户。

FPGA云加速器大幅提升计算能力
赛灵思战略市场开发总监Andy Walsh表示，转型后，赛灵思的目标市场也有了更大扩展，其中，reVISION堆栈主要针对自动驾驶汽车、无人机、监控等所有涉及视觉和机器学习的应用。可重配置的加速面对的则是超大型数据中心的加速应用。

相对于服务器级的CPU，FPGA云加速器不仅突破了CPU性能上的瓶颈，还使得计算能力有了明显提升。如图1，来自深鉴科技的数据，在机器学习中的语音识别上，加速倍数提升40倍。在开发者大会现场，深鉴科技（DeePhi Tech）还展示了他们借助赛灵思FPAG在机器学习领域架构而实现的产品和解决方案。视频解码企业Ngcodec提供的数据是，编码帧速率达到了10倍加速。大数据分析公司RIF提供的数据是提速90倍，因此日志文件的查询时间将从60小时缩短到40分钟。最令人激动的是来自edico genome提供的基因组分析数据，采用FPGA加速，基因测序的速度可以提高100倍，意味着基因组分析和测序的时间将从33小时压缩到20分钟。这也是美国圣地亚哥一家儿科医院借助Edico genome技术创造的一项新的世界记录。

图1  FPGA云加速器使得众多应用领域的计算能力得到大幅提升

现在，赛灵思的FPGA云加速器已被多家云服务商采用。Xilinx专为数据中心加速设计的软件定义开发环境今年9月份正式在亚马逊AWS上线。赛灵思软件定义开发环境SDAccel可与亚马逊弹性计算云（Amazon EC2）F1实例配合使用。Amazon EC2 F1实例借助赛灵思16nm Virtex UltraScale+ FPGA，可提供可重配置的定制硬件加速功能，能够满足数据分析、视频处理和机器学习等计算密集型工作负载的种种需求。随着面向Amazon EC2 F1实例的SDAccel开发环境的部署，即使不太熟悉FPGA的软件开发人员，现在也能够将工作负载的性能提升高达50倍之多。

华为首发的FP1实例也选择了赛灵思高性能Virtex UltraScale+ FPGA为其最新加速云服务提供强大动力。华为FPGA加速云服务器（FACS）平台支持其用户在华为公有云上开发、部署和发布基于FPGA的新型服务和应用。FACS可提供完整的基础架构及服务，作为强大支持的FPGA器件能将其机器学习、数据分析和视频处理等计算密集型云应用的速度提升10到50倍。FPGA固有的可随时可重配置和可重新编程的能力，是当今现代化数据中心中至关重要的优势，它能够迅速改变设计，在一秒内就能快速转变成完全不同的设计来为下一个工作负载进行硬件优化。

阿里巴巴旗下云计算公司阿里云在其最新款的FPGA加速服务中也选择了赛灵思FPGA。现在，阿里云为超过100万客户提供高性能、弹性的计算服务。基于赛灵思FPGA的全新F2实例，让阿里云客户能够加速数据分析、基因组学、视频处理和机器学习等各种工作负载。

百度FPGA云服务器是百度云推出的一项全新服务。百度已在其公有云中部署了基于赛灵思 FPGA的应用加速服务，借助赛灵思Kintex FPGA、工具和软件，企业和开发者可以开发和部署机器学习和数据安全等硬件加速的数据中心应用。