FPGA高性能計算領域與GPU較高下

　　Altera公司日前宣布在FPGA浮點DSP性能方面實現了重大突破。該公司首席DSP產品規劃經理Michael Parker稱，Altera是第一家能夠在FPGA中集成硬核IEEE 754兼容浮點運算功能的可編程邏輯公司，前所未有地提高了DSP性能、邏輯效率和設計效能。根據規劃，硬核浮點DSP模塊將集成在正在發售的20nm Arria 10 FPGA和SoC中，也將集成在14nm Stratix 10 FPGA和SoC中，DSP設計人員可以選擇定點或者浮點模式，浮點模塊與現有設計后向兼容。

　　面向高性能計算，與GPGPU展開競爭

　　與傳統使用定點乘法器和FPGA邏輯來實現浮點功能的做法不同，Altera的硬核浮點DSP幾乎不使用現有FPGA浮點計算所需要的邏輯資源，釋放了上千個乘法器和加法器，從而一舉在Arria 10器件中實現了1.5 TeraFLOP（每秒浮點運算次數）和Stratix 10器件中10 TeraFLOP的DSP性能。

　　“這要歸功于我們創新的精度可調DSP體系結構?！盇ltera公司軟件和DSP產品市場經理 Albert Chang說，在DSP模塊現有模式（標準精度定點模式和高精度定點模式）基礎上添加浮點模式，Altera FPGA和SoC的性能和功耗效率將在很多領域高于目前正在使用的微處理器和GPU，尤其是那些需要高性能計算的行業（大數據分析、石油和天然氣行業的地震建模、金融仿真、雷達和醫療成像等）。但其對定點模式并沒有影響（性能、大小和功耗），且對管芯總體改變<1%。

　　Altera方面稱，其開發的硬核浮點FPGA產品的競爭對手并非來自同行，而是通用圖形處理單元（GPGPUs）?！捌渌鸉PGA廠商提供的軟核浮點實現方式，主要通過邏輯來實現復雜的浮點運算電路，是缺乏功效和競爭力的?！惫臼紫疍SP產品規劃經理Michael Parker打比方說，這就好像數年前沒有硬乘法器的FPGA，卻總在試圖和現代具備DSP模塊的FPGA進行競爭一樣可笑。

　　Michael Parker認為，FPGA業界目前的主要發展趨勢是提高器件的每瓦性能，而不是單純提高性能，幾乎所有客戶都面臨這一發展趨勢。未來無論何種應用，管理功耗，進而到管理成本將是他們面臨的一個關鍵問題。因此，具有精細粒度密集流水線體系結構的FPGA非常適合用作高性能計算加速器，與DSP、CPU和 GPU相比，FPGA的每瓦性能是最高的。

　　他繼續表示：“FPGA的特點就是功耗低，然后又增加了硬核浮點運算的能力。它每瓦的功耗，或者是每個槽的功耗都是比較低的。我認為FPGA未來肯定會取代很多高端的DSP處理器。然后，它也可以取代一些GPU，因為它在功耗方面、時延方面，在連接到網絡的便利性方面，它都擁有優勢?！睋嘎?，增加了硬核浮點功能的Arria 10 DSP性能已相當于TI最高性能DSP，也完全具備與GPGPU進行競爭的資本。

　　另外，FPGA被設計為可以在高溫下工作，對于軟件編程人員來說也是一個福音。使用了Altera的軟件，他們可以更傾向于使用這種浮點的，而不是定點的。