ACAP(自適應計算加速平臺):大數據和人工智能的必然趨勢

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大數據和人工智能的必然趨勢

3月19日，賽靈思公司（Xilinx, Inc.）宣布推出自適應計算加速平臺（Adaptive Compute Acceleration Platform，ACAP）。ACAP是一個高度集成的多核異構計算平臺，能根據各種應用與工作負載的需求從硬件層對其進行靈活修改，可為用戶從端點到邊緣再到云端多種不同技術的快速創新提供支持。ACAP的自適應能力可在工作過程中以毫秒級動態調節，實現CPU 與 GPU 所無法企及的性能與性能功耗比。

在大數據與人工智能迅速興起的時代，ACAP 理想適用于加速廣泛的應用，其中包括視頻轉碼、數據庫、數據壓縮、搜索、AI推斷、基因組學、機器視覺、計算存儲及網絡加速等領域。

Xilinx對ACAP的研發經歷了四年時間，1500多名工程師，累積投資達10億美金，研發出這個由500億晶體管組成的怪獸級芯片，代號為Everest（珠穆朗瑪峰）目前，被稱為芯片之王的Volta GPU（NVIDIA）大概是210億晶體管，Everest的規模是其2.5倍，從人工智能AI計算性能方面分析，其性能為現有FPGA性能的20倍。與CPU相比的話，圖像處理能力為CPU的10倍，

數據處理能力為CPU的90倍，如果在基因組測序方面，其性能為CPU的100倍，所以，Xilinx主要集中與基因測序相關領域，合作伙伴包括有：NGCodec, Ryft 和Edico Genome。

Moor Insights & Strategy 市場調查公司創始人 Patrick Moorhead 表示：“這就是未來計算的形式。我們所說的是能在幾分鐘內即完成基因組排序，而非幾天；數據中心能根據計算需求自行對其服務器的工作負載進行編程調整，例如在白天進行視頻轉碼，晚上則執行影像識別。這一點意義非常重大”。

賽靈思總裁兼首席執行官（CEO）Victor Peng 表示，ACAP是一項重大的技術顛覆，是賽靈思更廣泛市場戰略的一部分，將幫助賽靈思朝著 FPGA 以外的領域發展，并突破‘僅支持硬件開發者’的局限。ACAP 產品在數據中心以及廣泛市場領域的應用，將加速自適應計算技術的廣泛普及，從而讓智能、互連、自適應的世界更早成為現實。

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ACAP 技術細節

ACAP 的核心是新一代的 FPGA 架構，結合了分布式存儲器與硬件可編程的 DSP 模塊、一個多核 SoC 以及一個或多個軟件可編程且同時又具備硬件自適應性的計算引擎，并全部通過片上網絡（NoC）實現互連。ACAP還擁有高度集成的可編程I/O功能，根據不同的器件型號這些功能從集成式硬件可編程存儲器控制器，到先進的SerDes收發器技術，前沿的RF-ADC/DAC和集成式高帶寬存儲器（HBM）。

軟件開發人員將能夠利用 C/C++、OpenCL 和 Python 等軟件工具應用ACAP系統。同時，ACAP也仍然能利用 FPGA 工具從RTL 級進行編程。

“Everest”是基于臺積電7nm工藝，將與2019年上市，其結構包括有：

分布式內存

Hardware-programmable DSP模塊

多核SoC

一個或多個軟件可編程,hardware-adaptable計算引擎

網絡芯片(NoC)

安全與電源管理芯片上的控制塊

Hardware-programmable內存控制器

CCIX和作為PCIe支持

多模以太網控制器

可編程I / O接口和序列化/反序列化(并行轉換器)

高帶寬內存或可編程adc和dac的版本

與當今最新的 16 納米Virtex? VU9P FPGA 相比，“Everest”有望將深度神經網絡的性能提升20 倍?；凇癊verest”的 5G 遠程無線電頭端和目前最新的 16 納米無線電相比可將帶寬提升 4 倍。屆時，汽車、工業、科學與醫療、航空航天、測試、測量與仿真、音視頻與廣播以及消費類電子產品市場等領域的各種應用都能實現性能和功耗效率的顯著提升。

3ACAP對Xilinx的意義

Xilinx公司新的愿景主要包括如下三個部分：

加強數據中心加速：Xilinx正在加大力度與關鍵數據中心客戶,合作伙伴生態系統和軟件應用程序開發人員,進一步使創新和部署計算加速度,加速度計算存儲和網絡。

加速增長的核心市場：這些市場包括汽車;無線基礎設施;有線通信;音頻、視頻和廣播;航空航天和國防;工業、科學和醫療;測試、測量和仿真;和消費者的技術。這些核心市場和客戶保持Xilinx的核心。

引入自適應計算加速平臺(ACAP):第三個支柱是宣布新產品。