Cha leig thu leas a bhith nad dhealbhadair chip airson prògramadh airson FPGAn, dìreach mar nach fheum thu a bhith nad phrògramadair C ++ gus còd a sgrìobhadh ann an Java. Ach, anns an dà chùis bidh e gu math feumail.
Is e an amas a bhith a’ malairteachadh an dà chuid teicneòlasan Java agus FPGA an tagradh mu dheireadh sin a dhearbhadh. Deagh naidheachd dha FPGAn - a’ cleachdadh na sreathan tarraing ceart agus inneal, anns na 35 bliadhna a dh’ fhalbh bho chaidh an inneal loidsig prògramaichte a chruthachadh, a’ cruthachadh algoirmean agus sruthan dàta airson FPGAn an àite CPUn, DSPn, GPUs no seòrsa sam bith eile de ASICan àbhaisteach air tighinn gu bhith. a' sìor fhàs cumanta.
Tha àm iongantach an cruthachaidh ri fhaicinn leis gur e dìreach nuair nach b’ urrainn dha CPUan fuireach mar an aon mhodal coimpiutaireachd de ionadan dàta gus iomadh gnìomh a choileanadh - airson grunn adhbharan - choilean FPGAn an èifeachdas, a’ tabhann astar, latency ìosal, comasan lìonraidh. agus cuimhne - comasan coimpiutaireachd ioma-ghnèitheach de FPGA SoCs an latha an-diugh, a tha cha mhòr nan siostaman coimpiutaireachd làn-chuimseach. Ach, tha FPGAn cuideachd air an cur còmhla gu soirbheachail le innealan eile ann an siostaman tar-chinealach, agus, nar beachd, tha iad dìreach a’ tòiseachadh a’ lorg an àite cheart anns an rangachd coimpiutaireachd.
Sin as coireach gun do chuir sinn air dòigh Co-labhairt An ath Àrd-ùrlar FPGA ann an San Jose air 22 Faoilleach. Gu nàdarra, is e Xilinx aon de na prìomh sholaraichean FPGA san t-saoghal agus tùsaire san raon seo. Bhruidhinn Ivo Bolsens, àrd iar-cheann-suidhe agus prìomh oifigear teicneòlais aig Xilinx, aig a’ cho-labhairt agus thug e dhuinn a bheachdan an-diugh air mar a tha Xilinx a’ cuideachadh le bhith a’ cruthachadh siostaman coimpiutaireachd caochlaideach airson ionadan dàta.
Thug e tòrr ùine do ailtirean siostam agus luchd-prògramaidh ionad dàta ioma-ghnèitheach a chruthachadh, anns am bi diofar sheòrsaichean de chumhachd coimpiutair a’ fuasgladh dhuilgheadasan ann an coimpiutaireachd, stòradh agus lìonrachadh. Tha e coltach gu bheil seo riatanach leis gu bheil e a’ sìor fhàs doirbh Lagh Moore a leantainn a’ cleachdadh diofar innealan CMOS. Airson a-nis, tha ar cànan fhathast stèidhichte air CPU, agus tha sinn fhathast a’ bruidhinn air “luathachadh tagraidh,” a’ ciallachadh gum bi prògraman a’ ruith nas fheàrr na na ghabhas dèanamh air CPUan a-mhàin. Thar ùine, bidh ionadan dàta gu bhith nan cruinneachaidhean de chumhachd coimpiutaireachd, stòradh dàta, agus protocolaidhean a bhios a’ ceangal a h-uile càil ri chèile, agus tillidh sinn gu teirmean mar “coimpiutaireachd” agus “tagraidhean.” Bidh coimpiutaireachd tar-chinealach a’ fàs cho àbhaisteach ri seirbheisean sgòthan an latha an-diugh a tha a’ ruith air innealan deasg no mas-fhìor, agus aig àm air choireigin dìreach cleachdaidh sinn am facal “coimpiutaireachd” gus innse mar a tha iad ag obair. Aig àm air choreigin - agus tha coltas ann gun cuidich FPGAn luchd-cleachdaidh san àm seo - canaidh sinn giollachd dàta a-rithist ris.
Feumaidh gabhail ri FPGAn ann an ionadan dàta atharrachadh inntinn. “Nuair a smaoinicheas tu air dòighean air tagraidhean an latha an-diugh a luathachadh, feumaidh tu faighinn sìos gu bunaitean mar a bhios iad a’ ruith, dè na goireasan a thathas a ’cleachdadh, far a bheilear a’ caitheamh ùine, ”tha Bolsens a’ mìneachadh. - Feumaidh tu sgrùdadh a dhèanamh air an duilgheadas coitcheann a tha thu a’ feuchainn ri fhuasgladh. Bidh mòran thagraidhean a tha a’ ruith ann an ionadan dàta an-diugh a’ sgèile gus tòrr ghoireasan ithe. Gabh ionnsachadh innealan, mar eisimpleir, a bhios a 'cleachdadh àireamh mhòr de nodan coimpiutaireachd. Ach nuair a bhios sinn a’ bruidhinn mu luathachadh, feumaidh sinn smaoineachadh chan ann a-mhàin mu bhith a’ luathachadh coimpiutaireachd, ach cuideachd mu bhith a’ luathachadh bun-structair.”
Mar eisimpleir, anns an t-seòrsa obair ionnsachaidh innealan a rinn Bolsens sgrùdadh ann an cleachdadh, thathas a’ caitheamh timcheall air 50% den ùine a ’gluasad dàta air ais is air adhart eadar cumhachd coimpiutaireachd sgapte, agus chan eil ach an leth eile den ùine air a chaitheamh air an àireamhachadh fhèin.
“Seo far a bheil mi a’ smaoineachadh gun cuidich FPGA, oir is urrainn dhuinn dèanamh cinnteach gu bheil an dà chuid taobhan coimpiutaireachd agus conaltraidh an tagraidh air an ùrachadh. Agus is urrainn dhuinn seo a dhèanamh aig ìre bun-structair iomlan, agus aig ìre chip. Is e seo aon de na buannachdan mòra a tha aig FPGAn, a leigeas leat lìonraidhean conaltraidh a chruthachadh airson feumalachdan tagraidh sònraichte. Stèidhichte air pàtrain àbhaisteach de ghluasad dàta ann an eallach obrach AI, chan eil mi a’ faicinn gu bheil feum air ailtireachd iom-fhillte stèidhichte air suidse. Faodaidh tu lìonra a thogail le sruth dàta mòr. Tha an aon rud a’ buntainn ri gnìomhan trèanaidh lìonra neural - faodaidh tu lìonra mogal a thogail le meudan pacaid a bhios ag atharrachadh a rèir gnìomh sònraichte. A’ cleachdadh FPGA, faodaidh protocolaidhean gluasad dàta agus topologies cuairteachaidh a bhith air an sgèileadh gu mionaideach agus air an dèanamh freagarrach airson tagradh sònraichte. Agus a thaobh ionnsachadh innealan, tha e soilleir cuideachd nach fheum sinn àireamhan puing-fleòdraidh le mionaideachd dùbailte, agus is urrainn dhuinn sin atharrachadh cuideachd.”
Is e an eadar-dhealachadh eadar FPGA agus CPU no ASIC àbhaisteach gu bheil an fheadhainn mu dheireadh air am prògramadh aig an fhactaraidh, agus às deidh sin chan urrainn dhut d’ inntinn atharrachadh tuilleadh mu na seòrsaichean dàta a thathar a ’tomhas no na h-eileamaidean a thathar a’ tomhas, no mu nàdar an dàta sruthadh tron inneal. Leigidh FPGAn leat d’ inntinn atharrachadh ma dh’ atharraicheas suidheachadh obrach.
San àm a dh’ fhalbh, thàinig a’ bhuannachd seo aig cosgais, nuair nach robh prògramadh FPGA airson cridhe fann. Tha feum air luchd-cruinneachaidh FPGA fhosgladh gus amalachadh nas fheàrr leis na h-innealan a bhios luchd-prògramaidh a’ cleachdadh gus tagraidhean CPU-co-shìnte a sgrìobhadh ann an C, C ++, no Python, agus cuid den obair a chuir a-mach gu leabharlannan a luathaicheas modhan-obrach air FPGAn. Is e seo a bhios stac ionnsachaidh inneal Vitis a’ dèanamh, a’ toirt cumhachd do àrd-ùrlaran ML mar Caffe agus TensorFlow, le leabharlannan airson a bhith a’ ruith mhodalan AI àbhaisteach no a’ cur comasan FPGA ri gnìomhan leithid transcoding bhidio, aithneachadh stuth bhidio, agus mion-sgrùdadh dàta. , riaghladh cunnairt ionmhais agus an treas cuid - leabharlannan pàrtaidh.
Chan eil am bun-bheachd seo gu math eadar-dhealaichte bho phròiseact CUDA Nvidia, a chaidh a chuir air bhog o chionn deich bliadhna, a bhios a’ luchdachadh coimpiutaireachd co-shìnte gu luathadairean GPU, no bho inneal ROCm AMD, no bho ghealladh pròiseact OneAPI Intel, a bu chòir ruith air diofar CPUan, GPUs agus FPGA.
Is e an aon cheist ciamar a thèid na h-innealan sin uile a cheangal ri chèile gus an urrainn do neach sam bith seata de chumhachdan coimpiutaireachd a phrògramadh a rèir an toil. Tha seo cudromach leis gu bheil FPGAn air fàs nas iom-fhillte, tòrr nas iom-fhillte na gin de na CPUan a tha rim faighinn. Tha iad air an dèanamh le bhith a’ cleachdadh na pròiseasan saothrachaidh as adhartaiche agus na teicneòlasan pacaidh chip as ùire. Agus gheibh iad an àite sònraichte aca, leis nach urrainn dhuinn tuilleadh ùine, airgead, lùth agus fiosrachadh a chaitheamh - tha iad sin uile nan goireasan ro dhaor.
“Tha FPGAn a’ tabhann buannachdan teicneòlach, ”tha Bolsens ag ràdh. - Agus chan e dìreach an t-sanasachd àbhaisteach a tha seo a thaobh sùbailteachd agus ath-dhealbhadh. Anns a h-uile tagradh cudromach - ionnsachadh innealan, mion-sgrùdadh graf, malairt aig astar luath, msaa. - tha comas aca atharrachadh gu gnìomh sònraichte chan ann a-mhàin air an t-slighe cuairteachaidh dàta, ach cuideachd an ailtireachd cuimhne - mar a ghluaiseas dàta taobh a-staigh a’ chip. Tha tòrr a bharrachd cuimhne aig FPGAn cuideachd na innealan eile. Bu chòir a thoirt fa-near cuideachd mura h-eil gnìomh a’ freagairt air aon FPGA, faodaidh tu a sgèile thairis air grunn chips gun a bhith a’ tighinn tarsainn air na h-eas-bhuannachdan a tha a ’feitheamh riut nuair a bhios tu a’ sgèileadh ghnìomhan thar ioma CPUs no GPUs. ”
Source: www.habr.com