Дайана Брайант
По словам Дайаны Брайант, производство сборок Xeon-FPGA планируется начать уже скоро. Источник: Intel

Чипы, разрабатываемые в Intel, содержат серверный процессор Xeon и программируемую логическую матрицу (Field Programmable Gate Array, FPGA), которые помещены в общем корпусе. На FPGA исполняются алгоритмы, разработанные специально для нужд конкретного заказчика.

«По нашим оценкам, при выполнении определенных приложений матрицы FPGA позволяют увеличить быстродействие на порядок по сравнению с обычными Xeon», — отметила Дайана Брайант, генеральный менеджер подразделения Intel по центрам обработки данных.

Для Intel это новая стратегия — еще несколько лет тому назад все клиенты корпорации фактически получали одни и те же процессоры общего назначения. Можно было выбирать разные тактовые частоты, количества ядер и другие особенности, но по сути конструкция чипа была для всех одинаковой.

С появлением онлайн-гигантов наподобие Google, Facebook, Amazon и eBay ситуация изменилась. У этих компаний относительно небольшой набор приложений, но обслуживают они колоссальное число пользователей: единственная рабочая задача может выполняться на десятках тысяч серверов. А еще у онлайн-компаний большие покупательские возможности.

В результате экономика процессорного бизнеса начала меняться. Если заказчик закупает тысячи серверов для какой-то одной рабочей нагрузки, Intel становится экономически выгодно оптимизировать процессор только для этой задачи. Заказчик готов заплатить за проектирование процессора больше, если тот позволит увеличить быстродействие или экономить энергию.

В Intel уже проектировали специализированные чипы на заказ. В прошлом году в корпорации создали примерно полтора десятка уникальных конструкций, в том числе процессоры для Facebook и eBay. Но эти чипы были относительно мало изменены по сравнению с типовыми, к примеру, у них могли быть частично отключены ядра или добавлены дополнительные порты ввода/вывода.

Интеграция FPGA с Xeon — уже другой уровень. В некоторых случаях, по словам Брайант, в Intel «прошивают» в Xeon инструкции алгоритма, отлаженного перед этим на программируемой логической матрице. В этом году в Intel планируют создать уже больше 30 уникальных конструкций чипов.

По мнению Натана Бруквуда, аналитика Insight 64, в Intel поступают разумно: у крупнейших заказчиков корпорации теперь будет меньше заинтересованности в лицензировании конкурентных конструкций процессоров, например ARM, и в оптимизации их для своих алгоритмов. Еще один конкурент x86 — Power8, процессорная архитектура, разработанная в IBM, которую корпорация с недавних пор предоставляет по открытой лицензии. Power8 тестируют в Google.

Как отметила Брайант, есть два варианта использования матриц FPGA. Один из них — провайдер онлайн-сервиса тестирует какую-либо рабочую нагрузку на сборке из Xeon и FPGA, чтобы выяснить, обеспечивает ли она желаемые преимущества. Если да, в Intel аппаратно реализуют специализированный алгоритм в Xeon и выпускают такой процессор отдельно, без FPGA.

Во втором варианте используются возможности перепрограммирования FPGA. Сервис-провайдер покупает серверы на двухчиповой сборке и программирует матрицу в зависимости от рабочей задачи, которую нужно оптимизировать. Если в дальнейшем потребности меняются, чип можно перепрограммировать.

Использование FPGA для ускорения рабочих задач — не новшество, но обычно матрица представляет собой дискретный компонент на системной плате, соединенный с процессором по шине PCIe. По словам Брайант, благодаря размещению FPGA в одном корпусе с процессором, с которым матрица связана интерфейсом Intel QIP, она получает доступ к встроенному кэшу Xeon и его основной памяти. В результате прибавка в производительности, обеспечиваемая FPGA, удваивается по сравнению с использованием матрицы в качестве дискретного компонента, утверждают в Intel.

Брайант сообщила, что программируемые матрицы тестируют сразу несколько облачных провайдеров. Она не уточнила, кто выпускает FPGA для Intel, но известно, что у корпорации есть партнерское соглашение с компанией Altera, которая может быть вероятным кандидатом.

По словам Брайант, производство сборок Xeon-FPGA планируется начать уже скоро. Они будут совместимыми на уровне разъема с обычными Xeon, благодаря чему заказчики смогут устанавливать их в стандартные серверы.

Брайант назвала две тенденции, способствующие спросу на специализированные чипы: появление крупномасштабных облачных приложений, работающих на огромных серверных пулах, и переход на более гибкую программно-конфигурируемую инфраструктуру.

Брайант отметила, что приложения меняются так быстро, что разработчики не успевают проектировать и выпускать на рынок все новые чипы. Использование программируемых логических матриц — отличный способ идти в ногу с инновацией в мире программного обеспечения, добавила она.