Intel chce do CPU integrovat obvody FPGA. Přinese to až desetinásobný výkon

Společnost hodlá nabízet speciální variantu procesoru Xeon E5, která by měla mít přímo v pouzdru integrován modul FPGA, zřejmě jako zvláštní čip na společném substrátu. Uživatelé pak do něj budou moci nahrát svůj vlastní kód pro akceleraci vybrané úlohy (například šifrování) a získat tak na míru uzpůsobený výkonný koprocesor. Celek bude mít samozřejmě vyšší TDP (takže bude třeba robustnější chlazení), nicméně integrace do jednoho pouzdra znamená, že nestoupne komplexnost celých serverů a nebude ani třeba použít servery s vyšším počtem socketů.

Xeon E5-2600 v2 (Ivy Bridge-EP)

Modul FPGA bude mít se samotným CPU koherentní spojení s vysokou kapacitou a nízkou latencí – jako rozhraní bude zřejmě použita sběrnice QuickPath. Podobně jako sousední CPU ve víceprocesorové sestavě tak bude moci přistupovat do operační paměti a cache. Podle Intelu už samotný fakt, že je FPGA těsně navázáno k CPU, zvyšuje výkon až na dvojnásobek oproti situaci, kdy je čip nainstalován například na rozhraní PCI Express. Obecné zrychlení, které lze s pomocí FPGA v určitém programu získat, bude závislé na mnoha faktorech, Intelu se však prý podařilo demonstrovat i situace, kdy byl výkon desetinásobný.

Jaký typ FPGA bude Intel přesně používat, zatím známo není. Coby dodavatel se ale vyloženě nabízí společnost Altera, která je spolu s konkurečním Xilinxem hlavním hráčem na trhu. Ta totiž část produkce vyrábí přímo v továrnách Intelu, a jak známo, bližší košile než kabát. Intel na 22 nm vyrábí čipy FPGA i pro menší firmy Tabula a Achronix, pravděpodobnější je ale asi použití highendových modelů Altery.

V této iniciativě jde vlastně o výrobu na míru uzpůsobených čipů pro vybrané zákazníky. Xeony s FPGA totiž zřejmě nebudou volně prodávaným produktem, Intel je bude na zakázku dodávat pro různé velké společnosti jako Facebook nebo Google. Ty mají velké rozpočty na pořizování specifického hardwaru – často si samy navrhují servery a v poslední době dokonce najímají experty na návrh čipů. Prostřednictvím FPGA jim ale Intel může nabídnout podobnou možnost specializace bez toho, aby nasazovaly třeba svá vlastní CPU. Intel již údajně upravené Xeony takovým klientům nabízí, jednání jsou ale ještě ve stádiu příprav a skutečné prodeje zatím nezačaly.

FPGA značky Altera

Pro servery používané na běžnější účely a pro menší subjekty budou zřejmě FPGA drahým špásem (vývoj „kódu“ pro ně je poměrně náročný), v řadě nasazení by ale mohly mít velkou budoucnost. V datacentrech velkých internetových hráčů totiž běží velké počty serverů, a náklady na vývoj se tak mohou snadno vrátit už v třeba v účtech za elektřinu. Firmy jako Amazon nebo Microsoft pak zase mohou nabízet přístup k akcelerátorům FPGA klientům svých Cloudů.

FPGA už používá v datacentrech Microsoft

Nevím, zda to souvisí s oznámením, které Intel učinil, avšak dříve v tomto týdnu se za nasazení čipů FPGA do serverů postavil právě Microsoft. Tato společnost už dokonce FPGA v roli akcelerátorů serverových úloh vyzkoušela ve vlastních datacentrech, provozujících vyhledávač Bing. Microsoft pomocí nich akceleroval část algoritmů, kterými Bing zpracovává data. Experiment nazvaný Catapult díky nasazení FPGA zvýšil údajně výkon klasických serverů na dvojnásobek, a to při pouze desetiprocentním navýšení spotřeby, nárůst efektivity byl tedy značný. Microsoft proto hodlá FPGA na Bingu nasadit i do ostrého provozu, což by mohlo nastat již začátkem příštího roku.

Zdroje: Intel, The Register (1, 2)