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英特爾現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)繼續(xù)在市場(chǎng)中保持強(qiáng)勁的發(fā)展勢(shì)頭。配合英特爾處理器，F(xiàn)PGA釋放數(shù)據(jù)的巨大潛能，改造我們的世界，使從云到邊緣的一系列實(shí)際用例的成長(zhǎng)得以加速，體現(xiàn)出獨(dú)特的價(jià)值。

憑借出色的靈活性，F(xiàn)PGA堪比半導(dǎo)體界的瑞士軍刀。即使在發(fā)運(yùn)給客戶之后，這些設(shè)備也可以隨時(shí)編程。FPGA融合了邏輯、內(nèi)存和數(shù)字信號(hào)處理模塊，能夠?qū)崟r(shí)地實(shí)施所需的功能，具有極高的吞吐率。這使得FPGA適用于許多關(guān)鍵的云和邊緣應(yīng)用。

預(yù)計(jì)到2020年，物聯(lián)網(wǎng)(IoT)將覆蓋高達(dá)500億臺(tái)智能設(shè)備。全球人均智能設(shè)備持有數(shù)量約為6臺(tái)。每人每天將生成約1.5 GB數(shù)據(jù)，而每臺(tái)智能互聯(lián)設(shè)備每天將生成多達(dá)50GB的數(shù)據(jù)。FPGA通過(guò)以實(shí)時(shí)、節(jié)能的方式存儲(chǔ)、處理和分析海量數(shù)據(jù)，從而提取商業(yè)智能，為云和邊緣計(jì)算提供了極大的優(yōu)勢(shì)。

最近，英特爾宣布英特爾FPGA將為MicrosoftAzure提供強(qiáng)大的人工智能，這是一個(gè)絕佳的示例。Brainwave項(xiàng)目奠定了基礎(chǔ)，該項(xiàng)目是微軟為實(shí)時(shí)人工智能(AI)打造的主要架構(gòu)，之前用于必應(yīng)智能搜索，現(xiàn)在在Azure和邊緣中提供。

無(wú)論在云中還是在邊緣，英特爾FPGA以低延遲和高能效的方式實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)人工智能，無(wú)需將計(jì)算批處理打包(batching)至較小的處理元件中。例如，采用FPGA的人工智能能夠?qū)崿F(xiàn)極高的吞吐率，可以運(yùn)行ResNet-50——一款行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，要求近80億次計(jì)算——而無(wú)需批處理。這可以在FPGA中實(shí)現(xiàn)，因?yàn)檫壿?、DSP、嵌入式內(nèi)存等可編程硬件支持輕松編寫(xiě)任何所需的邏輯功能，并針對(duì)其面積、性能或功率進(jìn)行優(yōu)化。由于該結(jié)構(gòu)在硬件中實(shí)施，可以定制與執(zhí)行并行處理，性能有望比傳統(tǒng)軟件或GPU設(shè)計(jì)方法高出數(shù)個(gè)數(shù)量級(jí)。

企業(yè)應(yīng)用也使用相同的功能。戴爾EMC和富士通正將英特爾Arria10可編程加速卡(PAC)應(yīng)用于企業(yè)數(shù)據(jù)中心的現(xiàn)有服務(wù)器中。這些加速卡可在各個(gè)工作負(fù)載上與英特爾至強(qiáng)處理器協(xié)同工作，如實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析、人工智能、視頻轉(zhuǎn)碼、金融、網(wǎng)絡(luò)安全與基因組。這些數(shù)據(jù)密集型工作負(fù)載面臨著數(shù)據(jù)的爆炸式增長(zhǎng)，F(xiàn)PGA的實(shí)時(shí)和并行處理能力為它們帶來(lái)了極大的優(yōu)勢(shì)。英特爾已構(gòu)建了廣闊的合作伙伴生態(tài)系統(tǒng)，以使用面向英特爾至強(qiáng)CPU和FPGA的加速堆棧在上述工作負(fù)載中開(kāi)發(fā)整套解決方案。

Levyx(一家由金融服務(wù)業(yè)前高管領(lǐng)導(dǎo)的大數(shù)據(jù)公司)使用基于Arria10FPGA的英特爾PAC可編程加速卡加速金融回溯測(cè)試，該測(cè)試經(jīng)常用于幫助預(yù)測(cè)金融票據(jù)的計(jì)算交易策略的性能，包括各種證券、期權(quán)和衍生工具等。它是一個(gè)高度并行的數(shù)據(jù)與計(jì)算密集型工作負(fù)載，通常需要花費(fèi)數(shù)小時(shí)，甚至數(shù)天來(lái)執(zhí)行。借助FPGA，Levyx運(yùn)行金融回溯測(cè)試的性能提升了850%。圖1中的數(shù)據(jù)顯示了20個(gè)股票交易代碼50次算法模擬的實(shí)際數(shù)據(jù)。結(jié)果令人驚訝。

圖1　Levyx與英特爾的聯(lián)合解決方案用于回溯測(cè)試工作負(fù)載的加速

在云中，由于企業(yè)需要處理大數(shù)據(jù)，F(xiàn)PGA的應(yīng)用規(guī)模已經(jīng)達(dá)到了空前的水平。邊緣出現(xiàn)了相似的標(biāo)志性轉(zhuǎn)變。研究報(bào)告顯示，到2020年，來(lái)自500億臺(tái)智能互聯(lián)設(shè)備的大多數(shù)數(shù)據(jù)均由機(jī)器(而非人類)生成。數(shù)據(jù)將來(lái)源于廣泛的行業(yè)，包括制造、機(jī)器人、醫(yī)療保健和零售。

全球視頻安防行業(yè)領(lǐng)先的解決方案提供商大華，以及加拿大國(guó)家科學(xué)研究院(NRC)正將英特爾FPGA嵌入其邊緣應(yīng)用中。

大華與英特爾通力合作，致力于使用FPGA加速它的DeepSense服務(wù)器系列，以便在邊緣實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)推理，在由100 000張圖像組成的數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)進(jìn)行面部對(duì)比。由于需要在帶寬與功率受限的環(huán)境中快速執(zhí)行面部識(shí)別，F(xiàn)PGA技術(shù)被用作執(zhí)行低延遲、節(jié)能型邊緣推理的平臺(tái)。

加拿大NRC正協(xié)助構(gòu)建下一代平方公里陣列(SKA)射電望遠(yuǎn)鏡，計(jì)劃將其部署于偏遠(yuǎn)的南美與澳大利亞地區(qū)，對(duì)于天文研究而言，這種觀察條件最為理想。SKA射電望遠(yuǎn)鏡將成為世界最大的射電望遠(yuǎn)鏡。