Když Intel před pár roky expandoval do světa programovatelných hradlových polí (FPGA) tím, že koupil společnost Altera, naskytla se mu možnost, integrovat tento hardware přímo do svých procesorů. Přeprogramování FPGA sice není úplně primitivní věc, ale poté mohou značně akcelerovat některé operace. Intel se nyní této možnosti skutečně chopil: na trh přichází Xeon, který má přímo ve svém standardním pouzdru FPGA integrováno.
Intel včera oznámil, že začal zákazníkům dodávat první takovéto CPU: Xeon Gold 6138P se zabudovaným FPGA Altera Arria 10 GX 1150. Prototypy integrující FPGA sice již měla firma dříve (už v roce 2016), ale nyní se jedná o reálný produkt, byť zatím ještě ve stádiu vzorků před spuštěním komerční výroby. Intel jej ukázal na prezentaci firmy Fujitsu, který by měla být jedním z uživatelů.
Tento Xeon je do jisté míry podobná záležitost jako čipy Kaby Lake-G se samostatným GPU v pouzdru. Oba křemíky (tedy FPGA Arria 10 a čip Skylake-SP) jsou separátní a propojené externě. Pro komunikaci je dle schémat použito jedno ze tří koherentních rozhraní UPI (UPI2), kterými se normálně připojují další procesory. Zároveň by ale zřejmě FPGA mohlo být připojeno také pomocí celkem 16 linek PCI Express 3.0 (dvakrát ×8). Propustnost mezi oběma čipy má dělat 160 Gb/s (20GB/s) a FPGA má koherentní přístup do paměti RAM připojené k procesoru.
Oba čipy jsou pod rozvaděčem tepla v jednom pouzdru, které se instaluje do socketu LGA 3647, zda i s určitou možností zpětné kompatibility s existujícími servery, to zatím nevíme. Oba čipy zdá se sdílejí TDP a patrně je možné mezi nimi „příděl“ energie/tepla dynamicky přesouvat. Podle starších dokumentů může samotné FPGA celkově spotřebovat až 90 W a CPU samo pak až 165 W, ovšem model Xeon Gold 6138P zřejmě tyto limity nemusí využívat naplno. Pokud by procesor měl stejné parametry jako běžný Gold 6138, pak by TDP pro CPU bylo jen 125 W.
Starší schéma Intelu pro procesorů Skylake-SP s integrovanými FPGA (Zdroj: AnandTech)Přesné parametry nejsou známé, ale Xeon Gold 6138 je dvacetijádro s HT (40 vláken), základním taktem 2,0 GHz a maximálním turbem 3,70 GHz. Paměťový řadič je šestikanálový a podporuje DDR4 na 2666 MHz. Xeon Gold 6138P s FPGA by asi mohl potud mít stejné parametry. Ale spojení s FPGA by mělo znamenat, že poskytuje jen 32 linek PCI Express místo 48 a také podporuje maximálně dvouprocesorové sestavy, zatímco běžný Xeon Gold umí i čtyřprocesorové sestavy (a Platinum také 8S). FPGA Arria 10 GX 1150 by pak mělo disponovat 1,15 milionu logických elementů a 53 megabitů paměti.
První aplikace: Open Virtual Switch
Jako příklad použití těchto procesorů uvádí Intel implementaci virtuálního síťového switche (kompatibilního s OVS). Akcelerace na FPGA má údajně zlepšovat výkon až 3,2× proti řešení používajícímu čistě jen CPU. V této roli by zřejmě FPGA mělo figurovat i v systémech zmíněného Fujitsu. FPGA akcelerace v datacentrech by ale měla mít podstatně širší aplikace, například pro umělou inteligenci, vyhledávače, nebo pro jiné způsoby práce s velkým množstvím dat.
Kdy bude Xeon Gold 6138P s integrovaným Arria 10 GX 1150 běžně dostupné, zatím nebylo specifikováno, a stejně tak nebyla zveřejněna cena. Je také možné, že půjde speciální produkt mimo ceník, který by pak (obvykle velké) firmy poptávaly individuálně. Mělo by ale jít o začátek větších plánů s FPGA, Intel uvádí, že aplikace vyvinuté pro toto integrované FPGA budou přenositelné na výkonnější samostatná FPGA, která si ale stále zachovají možnost koherentního propojení s procesory Xeon.
