FPGA首次集成硬核浮点DSP,高性能计算领域与GPU较高下

上网时间: 2014年06月09日? 作者:邵乐峰? 我来评论 【字号: ? ?小】

关键字:硬核浮点DSP? 高性能计算? FPGA?

Altera公司日前宣布在FPGA浮点DSP性能方面实现了重大突破。该公司首席DSP产品规划经理Michael Parker称,Altera是第一家能够在FPGA中集成硬核IEEE 754兼容浮点运算功能的可编程逻辑公司,前所未有地提高了DSP性能、逻辑效率和设计效能。根据规划,硬核浮点DSP模块将集成在正在发售的20nm Arria 10 FPGA和SoC中,也将集成在14nm Stratix 10 FPGA和SoC中,DSP设计人员可以选择定点或者浮点模式,浮点模块与现有设计后向兼容。

面向高性能计算,与GPGPU展开竞争

与传统使用定点乘法器和FPGA逻辑来实现浮点功能的做法不同,Altera的硬核浮点DSP几乎不使用现有FPGA浮点计算所需要的逻辑资源,释放了上千个乘法器和加法器,从而一举在Arria 10器件中实现了1.5 TeraFLOP(每秒浮点运算次数)和Stratix 10器件中10 TeraFLOP的DSP性能。

“这要归功于我们创新的精度可调DSP体系结构。”Altera公司软件和DSP产品市场经理Albert Chang说,在DSP模块现有模式(标准精度定点模式和高精度定点模式)基础上添加浮点模式,Altera FPGA和SoC的性能和功耗效率将在很多领域高于目前正在使用的微处理器和GPU,尤其是那些需要高性能计算的行业(大数据分析、石油和天然气行业的地震建模、金融仿真、雷达和医疗成像等)。但其对定点模式并没有影响(性能、大小和功耗),且对管芯总体改变

Altera方面称,其开发的硬核浮点FPGA产品的竞争对手并非来自同行,而是通用图形处理单元(GPGPUs)。“其他FPGA厂商提供的软核浮点实现方式,主要通过逻辑来实现复杂的浮点运算电路,是缺乏功效和竞争力的。”公司首席DSP产品规划经理Michael Parker打比方说,这就好像数年前没有硬乘法器的FPGA,却总在试图和现代具备DSP模块的FPGA进行竞争一样可笑。

Michael Parker认为,FPGA业界目前的主要发展趋势是提高器件的每瓦性能,而不是单纯提高性能,几乎所有客户都面临这一发展趋势。未来无论何种应用,管理功耗,进而到管理成本将是他们面临的一个关键问题。因此,具有精细粒度密集流水线体系结构的FPGA非常适合用作高性能计算加速器,与DSP、CPU和GPU相比,FPGA的每瓦性能是最高的。

他继续表示:“FPGA的特点就是功耗低,然后又增加了硬核浮点运算的能力。它每瓦的功耗,或者是每个槽的功耗都是比较低的。我认为FPGA未来肯定会取代很多高端的DSP处理器。然后,它也可以取代一些GPU,因为它在功耗方面、时延方面,在连接到网络的便利性方面,它都拥有优势。”据透露,增加了硬核浮点功能的Arria 10 DSP性能已相当于TI最高性能DSP,也完全具备与GPGPU进行竞争的资本。

另外,FPGA被设计为可以在高温下工作,对于软件编程人员来说也是一个福音。使用了Altera的软件,他们可以更倾向于使用这种浮点的,而不是定点的。

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