Anonim

Die sinkenden Kosten und die steigende Leistung von Mikroprozessoren haben einen Großteil unserer Industrie von Moore abhängig gemacht. Wir sind ständig darauf angewiesen, Anweisungen schneller, mit weniger Strom oder auf kleinerem Raum zu verarbeiten, um die erforderliche Anwendungsleistung zu erzielen.

Die Regeln der Physik stellen jedoch unsere Fähigkeit als Industrie in Frage, weiterhin eine immer höhere Verarbeitungsdichte zu liefern. Branchenführer verzichten bereits auf Single-Core-90-nm-Designs und setzen auf Multi-Core-Mikroprozessoren und Cluster-Computing.

Für viele führende Hochleistungsanwendungen wie Verschlüsselung, Radarsignalverarbeitung, seismische Datenverarbeitung, rechnergestützte Fluiddynamik und Bioinformatik liefern diese Ansätze jedoch bereits nicht den Durchsatz, der für die Kosten-, Leistungs- oder Platzbudgets der Systemingenieure erforderlich ist verfügbar.

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Bei den Multi-Threading-, Cluster-Computing- und Multi-Core-Verarbeitungstechniken müssen Mikroprozessoren, die von Natur aus serielle Geräte sind, parallel betrieben werden, um viele Vorgänge gleichzeitig zu verarbeiten. Etwas, das die FPGA-basierte Computer-Community seit Jahren ausnutzt.

Wir können bereits die 100-fache Leistungsdichte von äquivalenten mikroprozessorbasierten Systemen liefern, wobei der gleiche Verarbeitungsdurchsatz in 1/100 des Raums zum Beispiel zwei 42-Zoll-Racks mit Verarbeitungsleistung in einem einzigen 1-HE-Knoten komprimiert.

Zu den jüngsten Erfolgen mit unserem Partner gehörte die 30-fache Steigerung der Betriebsgeschwindigkeit eines Genidentifizierungsalgorithmus, die Bereitstellung von mehr als 50-facher Verarbeitungsleistung für FFT-Aufgaben an Workstations und für eine pharmazeutische Bildverarbeitungsanwendung, wodurch eine 5, 5-tägige Analyseaufgabe auf einen Betrieb über Nacht reduziert wurde .

Sie mögen sich also fragen, ob die FPGA-Verarbeitung einen so unglaublichen Durchsatz liefert. Warum basiert die überwiegende Mehrheit der Projekte immer noch auf Mikroprozessoren?

Die einfache Antwort ist, weil es schwer zu tun ist. In Bezug auf die einfache Implementierung ist FPGA-Computing mit der Computerbranche vor 25 Jahren vergleichbar. Die Entwurfsmethoden, Tools und Hardware, die erforderlich sind, um das Potenzial des Hochleistungs-FPGA-Computing auszuschöpfen. zu einem Massenmarktangebot geworden sind.

Unternehmen wie Nallatech haben die Tools veröffentlicht, die wir entwickelt haben, um unsere Designherausforderungen zu lösen, und Details der von uns verwendeten Techniken veröffentlicht. Für viele Anwendungen sind jedoch nur Expertenwissen auf niedrigem Niveau erforderlich, um das Beste aus ihnen herauszuholen.

In dieser Situation verfügen viele Ingenieure nur über begrenzte Erfahrung mit den Funktionen der verfügbaren Tools oder der Systeme, die sie erstellen können, und haben keine Ahnung, wie sie am besten mit der Erstellung beginnen sollen. Der Plug-and-Play-Computer auf FPGA-Basis ist in Sicht, aber noch weit entfernt.

Das waren die schlechten Nachrichten.

Die gute Nachricht ist, dass die britische Ingenieurgemeinschaft erneut einen Vorsprung in einer aufstrebenden Technologie hat. Die Wurzeln des FPGA-Computing liegen in Schottland, unsere Verteidigungsindustrie setzt die FPGA-Verarbeitung bereits in sehr anspruchsvollen Anwendungen ein, und unsere Universitäten haben einige der führenden Forscher auf diesem Gebiet. Unterdessen haben britische Unternehmen wie Alpha Data, Celoxica, Critical Blue, Elixent und Nallatech Kunden weltweit, die ihre Technologien dort einsetzen, wo reine mikroprozessorbasierte Systeme nicht liefern können.

Was wir als Branche jetzt tun müssen, ist, diesen Vorsprung auszunutzen. Wir müssen standardisieren, um sicherzustellen, dass unsere Technologien zuverlässig integriert werden können. Wir benötigen Schulungen, um das Bewusstsein dafür zu schärfen, was getan werden kann und wie dies getan werden kann. Wir müssen zusammenarbeiten mach das möglich.

2003 schlug ich vor, hier in Schottland eine FPGA-Computing-Initiative einzurichten, die einen globalen Forschungsschwerpunkt darstellt, um Technologie zu demonstrieren, Ingenieure auszubilden und einen Pool an Fachwissen bereitzustellen. Um dies zu erreichen, müssen wir jetzt handeln. Mit der Unterstützung von Regierung, Industrie, Risikokapital und Unternehmern hier in Schottland haben wir die Möglichkeit, FPGA-Computing hier zu einem kommerziellen Erfolg zu machen, anstatt zu beobachten, wie es anderswo kommerziell genutzt wird.

Wir stehen vor einer neuen Ära im Hochleistungsrechnen. Lassen Sie uns sicherstellen, dass hier die neue Ära beginnt.