FPGA硬件加速技术ppt课件.pptx

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1、基于FPGA的硬件加速解决方案目录41231、背景2、FPGA简介3、FPGA加速模块4、产品展望1、背景大数据时代下的数据处理趋势全球互联网用户增长趋势人口数量互联网用户社交网络用户移动电话用户移动社交网络用户72亿30亿21亿36亿17亿+1.6%+21%+12%+5%+23%+1.15亿+5.25亿+2.22亿+1.85亿+3.13亿2014年全球互联网数据报告40ZETTABYTES4.4ZETTABYTES大数据时代下的数据增长趋势20132020GAGR:40%大数据处理技术挑战时间性能X86处理器性能数据处理性能需求数据处理性能缺口性能缺口致使政

2、府部门、互联网企业斥巨资不停的新建、扩建数据中心，但仍无法满足迅速增长的数据处理需求。信息处理技术发展路线技术革命技术改革量子计算生物计算其它尝试基于通用平台，增加加速部件的异构体系结构大规模FPGAcluster2、FPGA简介FPGA介绍FPGA（Field－ProgrammableGateArray），即现场可编程门阵列。它是作为专用集成电路（ASIC）领域中的一种半定制电路而出现的，既具备专用集成电路高性能、低功耗的特点，同时克服了专用集成电路灵活性方面的不足。Xilinx推出首款FPGA-XC20642μm工艺逻辑门<1000Xilinx推出XC40

3、000.7μm工艺用于工业开发测试Altera推出APEXEP20K1500E第一款超过1.5M逻辑门的PLDAltera推出StratixIIIFPGA65nm工艺支持高级集成、复杂产品Xilinx推出Zynq-7000融合ARM的全方位处理平台20nm工艺逻辑门可达6.6M19851991199920062013FPGA从最初逻辑器件，到现在的全方位处理平台，期间加入数字信号处理、嵌入式处理、高速串行和其他高端技术，从而被广泛的应用到各个领域。FPGA发展路线FPGA应用领域电力高性能计算航空医疗工业FPGA市场趋势2013年微软采用FPGA来加速Bing

4、搜索服务，使服务器总体拥有成本降低40%。2015年Intel167亿美元收购FPGA厂商Altera，计划将FPGA芯片与CPU芯片融合FPGA一种潮流、一种趋势2013年Facebook采用FPGA主控PCIes解决大数据存储需求。3、FPGA加速模块FPGA加速模块FPGA加速模块规格尺寸全高双宽PCI-E卡物理接口PCI-E3.0×8接口FPGA芯片XilinxVirtex-7FPGA芯片数量2/4Xilinx软件支持SDAccel™开发环境Vivado®DesignSuite内存16GB内存带宽40GB/s功耗75w/150w管理板上内存ECC保护温

5、度监测及过热保护高性能面向领域，相对于传统服务器实现10倍至100倍加速比；低功耗功耗低至75w，相对于CPU和GPU加速，具备最高的每瓦性能。高密度每个加速器高度集成2到4片Xilinx最新的Virtex-7系列FPGA芯片，提供无与伦比的加速性能；PCI-E接口采用标准PCI-E接口，轻松与主流服务器集成，兼容性强；密码安全生物特征识别图像、音视频处理大数据处理密码加密算法密码解密算法图像分类算法以图搜图算法视频压缩解压算法视频行为分析算法指纹识别算法声纹识别算法人脸识别算法虹膜识别算法数据清洗NoSQL键值存取数据压缩解压EC编解码应用领域密码应用FPG

6、APC计算速度（口令/秒）加速比Truecrypt26000240110倍Office1100012090倍RAR50006080倍SHA140000008000500倍……………………生物特征识别领域应用FPGAPC加速比指纹识别350万枚/秒6300枚/秒550倍人脸识别1000万张/秒3万张/秒330倍人脸特征提取20000张/秒100张/秒200倍……………………高性能在密码解算、生物特征识别、图片图像处理等领域较传统系统提供几十倍甚至百倍的加速比低功耗同等计算性能下，功耗降低70%技术优势4、产品展望UltraScale架构FPGA芯片与POWER服

7、务器紧密集成P&P服务器CAPI技术PCIebridgeI/O(PCIe,USB)CPU(P8)CPU(P8)CPU(P8)CPU(P8)MemMemMemMemEIAccAccCAPICPUAccAccCPUCPUCPUlogical=CAPPPCIePOWER8ProcessorFPGAAcceleratorFunctionUnit(AFU)CAPIIBM-SuppliedPOWERServiceLayer.CAPI:CoherentAcceleratorProcessorInterface(一致性加速处理器接口).允许用户自行设计加速硬件，但在CPU上看

8、做似乎是自己的一部分，与CPU共享内存