[IDF 2015] FPGA w procesorach Intela, bo przyspieszanie z GPU już nie wystarczy

Wkładanie w jeden czip wszystkiego co tylko możliwe to jużnorma – w nowych mikroprocesorach oprócz rdzeni CPU, kontrolerówpamięci, zintegrowanego GPU pojawiają się też specjalne procesorysygnałowe (DSP) do przetwarzania obrazu i dźwięku. Toczone wkuluarach tegorocznego IDF rozmowy ujawniają kolejny krok na tejdrodze. Wygląda na to, że trwają poważne prace nad wbudowaniem wprocesory Intela układów FPGA.

Taką konstrukcję zapowiedziano już rok temu, podczaskonferencji GigaOm Structure w San Francisco. Serwerowy procesor Xeonzostał połączony z bezpośrednio programowalną macierzą bramekkonstrukcji Altery – a uzyskany eksperymentalny czip mieścił sięw standardowym gniazdku LGA2011. Intel chwalił się wówczas, żeczip dostarczy klientom programowalny, wysoce wydajny akceleratorobliczeniowy, potrafiący nawet dwudziestokrotnie przyspieszyćdziałanie ich kluczowych algorytmów. Diane Bryant, szefowa grupycentrów danych wyjaśniała, że to nie jest żaden potwór doktoraFrankensteina, ale pełna hybryda – FPGA ma pełen dostęp dopamięci podręcznej Xeona i pamięci systemowej, wpięta jest w czipprzez standardową magistralę Quick Path Interconnect.

Korzyści płynące z wykorzystania rekonfigurowalnej strukturysprzętowej pod konkretne algorytmy nieco wcześniej pokazałMicrosoft. Firma z Redmond pochwaliła się, że w jednym z centrówdanych wykorzystywanych przez wyszukiwarkę Bing wstawiła do 1600serwerów karty FPGA do slotów PCIe. Przyniosło to zwiększeniewydajności algorytmów wyszukiwania o 90%, a zwiększyło zużycieenergii o ledwie 10%.

Szybko się okazało, że Xeonów z FPGA kupić się nie da, mimoże zainteresowanie było spore. Za to Intel sobie coś kupił – zaniecałe 17 mld dolarów (i to w gotówce) przejął firmę Altera, zktórą wcześniej długo już współpracował, i która znana byłazarówno z produkcji FPGA z serii Cyclone i Stratix, jak i niezłegoportfolio patentowego w tej dziedzinie. Kwota, jaką Intel zapłacił,zaskoczyła analityków – Altera była w niezłej kondycjifinansowej, ale chyba nie aż takiej, w 2013 roku zarobiła na czysto 550 mln dolarów. Najwyraźniej Intel wiedział coś, czegoanalitycy z Wall Street nie wiedzieli.

Na tegorocznym IDF ludzi z Altery łatwo było znaleźć, podobniejak i pracowników Intela zajmujących się centrami danych. W końcuto całe Big Data pozyskiwane przez bystre czujki i końcówkiInternetu Rzeczy samo się nie przeanalizuje. Intelowy inżynier AlGara przyznał w rozmowie, że pojawiła się cała klasaoprogramowania, które będzie mogło wiele skorzystać na FPGA.Bezpośrednio programowalne macierze bramek pozostawią daleko w tyleakcelerację z wykorzystaniem procesorów graficznych – inajwyraźniej pytają o to najwięksi gracze rynku chmurobliczeniowych i usług typu webscale.

Prawo Moore'a dla klasycznych procesorów się skończyło, aleFPGA ma ponownie wydłużyć jego obowiązywanie. Dostarczeniezintegrowanych w czipie wyspecjalizowanych funkcji może zwiększyćzarówno wydajność, jak i wydajność na wat, a FPGA jestnajbardziej uogólnioną formą wyspecjalizowanej funkcji, jakąmożna zaoferować klientom – to od oprogramowania zależy, w cosię zamieni. Prace idą w wielu kierunkach, według Ala Garyrozważane jest nawet wbudowanie FPGA bezpośrednio w intelowy rdzeń.A kiedy coś z tego konkretnego będzie?

Zbudowanie takiego czipu okazało się najwyraźniej znacznietrudniejsze, niż początkowo zakładano. Minął już rok odprzejęcia Altery, a dopiero teraz na IDF-ie ogłoszono dostępnośćplatformy deweloperskiej, wykorzystującej Xeona E5 i Alterę StratixV, układy spięte razem magistralą QPI, ale wciąż w oddzielnychczipach. Programiści mają przynajmniej na czym pracować (Inteloczywiście zapewnia wszystkie narzędzia deweloperskie, dokumentacjęi przykładowe aplikacje), ale nieoficjalnie mówi się, że nakomercyjny debiut Xeonów z FPGA przyjdzie poczekać jeszcze z rok.Niewykluczone jest za to wprowadzenie takich układów do procesorówCore – w wielu zastosowaniach związanych z multimediami i graniemtaka programowalna macierz bramek mogłaby przynieść spektakularneefekty.