Bittware提供開放式FPGA堆棧和支持英特爾?oneAPI的加速卡

通過使用開放式 FPGA 堆棧 (OFS) ，BittWare 在其 FPGA 解決方案上提供對 oneAPI 的支持。

概 覽

OFS 包括一個英特爾 oneAPI 加速器支持包 (ASP)，使得開發人員可以充分利用 FPGA 可編程性的優勢，并在 oneAPI 的支持下，采用 C/C++ 等熟悉的編程語言以及 Visual Studio 和 Eclipse 等開發環境。

BittWare 提供基于 Agilex 7 FPGA 的加速卡，通過支持 OFS 和 oneAPI，實現 RTL 和 C/C++ 開發流程。

BittWare 目前有兩個支持 oneAPI 的 OFS 主板 — IA-840f 和 IA-420f PCIe* 加速器。

BittWare 提供了帶有可下載代碼的 oneAPI 使用示例，包括從 OpenCL* 移植到 oneAPI 的高性能計算 (HPC) 應用。

要點綜述

20 多年來，BittWare 一直在開發基于英特爾 FPGA 的加速板解決方案。最近，在遷移到 Agilex 7 FPGA 的過程中，BittWare 希望在其 FPGA 解決方案中提供對 oneAPI 的支持。

為此，BittWare 采用了開放式 FPGA 堆棧 (OFS) 及其提供的開源 oneAPI 加速器支持包(ASP)，以便在其基于英特爾 Agilex FPGA 的平臺上編譯高級設計 (HLD) 應用內核。

背景挑戰

英特爾于 2019 年推出了英特爾 Agilex 7 產品家族。從那時起，Agilex 家族不斷擴展，增添了多種功率和邏輯密度不同的 FPGA，適用于各種應用。Agilex 7 FPGA 系列屬于高性能英特爾 Agilex FPGA 家族，該系列集成了業界性能最高的 FPGA，結構性能功耗比比競爭對手的最新一代 FPGA 高出約兩倍1。新的 Agilex FPGA 功能更強大，功耗更低，并包括 PCIe* 4.0 和 5.0 等 I/O 功能，針對廣泛的帶寬、計算和內存密集型應用。

這些性能改進為 BittWare 的客戶帶來了更高的價值，包括邊緣設備的性能功耗比和數據中心的計算密度。對于高性能計算 (HPC) 應用，FPGA 的應用定制功能能夠更好地將工作負載與芯片相匹配（相比通用加速器）。

英特爾和 BittWare 合作，使用 oneAPI 將 HPC 工作負載從巴塞羅那超級計算中心移植到 IA-840f 卡上，實現了 233 倍的加速。該項目在 BittWare 的下一代 Agilex FPGA 助力打造高性能計算點播網絡研討會中有介紹。

BittWare 還提供高級編程工具的資源，例如帶有可下載示例代碼的白皮書。這些資源展示了高級工具如何在利用 Agilex 7 FPGA 高性能的同時加快開發過程。

oneAPI 等工具提供了一種并行編程語言，可以將 FPGA 開發抽象化，從而縮短升級和調試時間。相比 NVIDIA 的 CUDA* 或 AMD ROCm*，oneAPI 提供了一種并行編程語言 Data Parallel C++ (DPC++)，用于實現 SYCL。然而，英特爾發布的 oneAPI 解決了統一編程環境、工具集和庫，不僅適用于 GPU，還適用于 CPU、FPGA 和 VPU，如 Gaudi/Gaudi2 AI 處理器。

通過使用 oneAPI，不太熟悉 FPGA 編程的開發人員可以使用熟悉的設計語言（如 C/C++）和開發環境（如 Visual Studio 或 Eclipse），并從 FPGA 特有的靈活可重編程架構中獲益。開發人員還可以通過 oneAPI 使用高級設計流，從而提高了跨架構工作負載的可移植性。

BittWare 的母公司 Molex 是英特爾的長期合作伙伴，致力于設計和制造企業級 FPGA 硬件加速產品，幫助客戶更快、更安全地部署解決方案。作為 FPGA 加速行業 20 年來的市場領軍企業，BittWare 已經從最早的英特爾 Stratix 和英特爾 Arria FPGA 遷移到最新的Agilex 產品家族。在開發最新版本的“IA”系列 Agilex FPGA 主板時，他們試圖利用 OFS 基礎設施在其平臺上實現 oneAPI 開發流程。

解決方案

為了確保他們的主板支持 oneAPI 開發流程，BittWare 利用了最新的開源 FPGA 開發資源和基礎設施 OFS。OFS 是第一個完全開源的完整硬件和軟件基礎設施，包括可組合的硬件代碼和上傳到 kernel.org 的內核代碼，以實現 FPGA 開發人員的協作社區。

OFS 基礎設施由 FPGA 接口管理器 (FIM) 和加速器功能單元 (AFU) 區域組成，前者通常被稱為“外殼”，后者是指定的工作負載開發區域。通過使用 OFS，主板開發人員可以利用開源基礎設施，根據目標應用或行業為主板快速開發量身定制的 FIM。同樣，OFS 包括一個開源軟件框架，開發人員可以利用上傳的開源內核驅動程序來加速與通用框架的集成。

OFS 基礎設施提供了一種快速開發 FPGA 加速系統的有效方法，可滿足對 FPGA 加速板和工作負載的需求。提供的 OFS 硬件和軟件基礎設施可以按原樣使用或快速定制，以滿足不斷變化的新市場需求。

英特爾提供的 oneAPI 基礎工具套件包括編譯器和運行時環境。編譯器將 SYCL 內核或 FPGA 應用代碼轉換為硬件電路。該硬件電路需要額外的邏輯與運行時和 FPGA 板外設通信。OFS 在 oneAPI ASP 中提供了這個額外的邏輯。

oneAPI ASP 包含在開源的 OFS GitHub 存儲庫中，對于在 OFS 支持的平臺上編譯和運行 HLD 應用內核必不可少。另外還提供了相應的技術文檔，其中包括在 OFS 平臺上設置英特爾 oneAPI 基礎工具套件的快速入門指南。

使用提供的開源 OFS 存儲庫和文檔，BittWare 可以在其英特爾 Agilex 設備上實現 oneAPI 設計流程（非 RTL），幾乎沒有額外的修改。

結 果

BittWare 是第一個采用英特爾 Agilex FPGA F 系列的公司。下表說明了使用 OFS 基礎設施和 oneAPI ASP 開發的兩個主板。

Craig Petrie，BittWare 副總裁

讓我們的客戶能夠通過簡單的開發流程獲得強大的芯片，這是我們的致勝法寶，最新一代的英特爾 Agilex FPGA 家族具有很大的性能提升，可以為我們提供更大的助力。通過使用 oneAPI，我們已經看到了它對各種用戶的價值，它可以幫助更快地進入市場，同時保持高性能。

如何使用 OFS開始 FPGA 加速

FPGA 開發人員可以從 BittWare 支持 OFS 的 IA-420f 或 IA-840f 主板中進行選擇，并使用開源文檔和源代碼開始構建自己的自定義工作負載。

下表概述了開發人員如何使用 BittWare 加速板啟動基于 FPGA 的工作負載開發。

審核編輯：劉清