（文章來源：?IT168）

目前，我們在AI計算平臺使用最廣泛的兩種加速部件是GPU和FPGA。GPU可適用于具備計算密集、高并行、SIMD(Single Instruction Multiple Data，單指令多數(shù)據(jù)流)應用等特點的深度學習訓練模型領(lǐng)域，并且GPU創(chuàng)建了包含CNN、DNN、RNN、LSTM以及強化學習網(wǎng)絡等算法在內(nèi)的應用加速平臺和生態(tài)系統(tǒng)。

但是，最近FPGA又頻頻被各AI領(lǐng)域的巨頭看好，比如微軟、百度、科大訊飛都對FPGA應用前景有所期待。那么如果讓你選擇FPGA作為AI計算系統(tǒng)的主力軍，你會有什么樣的顧慮?首先，深度學習包含兩個計算環(huán)節(jié)，即訓練和推理環(huán)節(jié)。GPU在深度學習算法模型訓練上非常高效，但在推理時對于小批量數(shù)據(jù)，并行計算的優(yōu)勢不能發(fā)揮出來。

而FPGA 同時擁有流水線并行和數(shù)據(jù)并行，因此處理任務時候延遲更低。例如處理一個數(shù)據(jù)包有 10 個步驟，F(xiàn)PGA 可以搭建一個 10 級流水線，流水線的不同級在處理不同的數(shù)據(jù)包，每個數(shù)據(jù)包流經(jīng) 10 級之后處理完成。每處理完成一個數(shù)據(jù)包，就能馬上輸出。通常來說，F(xiàn)PGA 加速只需要微秒級的 PCIe 延遲。當Intel 推出通過 QPI快速通道互聯(lián)的 Xeon + FPGA 之后，CPU 和 FPGA 之間的延遲甚至可以降到 100 納秒以下。

其次，F(xiàn)PGA是可編程芯片，算法燒錄更加靈活。目前來看，深度學習算法還未完全成熟，算法還在迭代衍化過程中，若深度學習算法發(fā)生大的變化，F(xiàn)PGA是軟件定義硬件，可以靈活切換算法，快速切入市場。據(jù)分析，未來至少95%的機器學習計算都是用于推斷，只有不到5%是用于模型訓練，而FPGA正是強在推斷。大幅提升推斷效率的同時，還能最小限度損失精確性，這正是FPGA的強項。

與CPU和GPU不同，F(xiàn)PGA是一種典型的非諾依曼架構(gòu)，是硬件適配軟件的模式，它能夠根據(jù)系統(tǒng)資源和算法特征靈活的調(diào)整并行度，達到最優(yōu)的適配，因此能效比高于CPU和GPU。測試數(shù)據(jù)顯示，在語音識別應用下，浪潮F10A較CPU性能加速2.87倍，而功耗相當于CPU的15.7%，性能功耗比提升18倍。傳統(tǒng)的FPGA的開發(fā)類似于芯片的開發(fā)，采用硬件描述語言(HDL)開發(fā)，HDL

實測數(shù)據(jù)顯示，在進行ResNet殘差網(wǎng)絡的圖片識別分類任務時，浪潮F10A加速方案圖片處理速度可達每秒742張，Top-5識別準確率達到99.6%，相比同檔次GPU能效比提升3倍以上。而與通用CPU對比，在處理這種高并行、小計算量的任務時，F(xiàn)10A的優(yōu)勢將更明顯。

· 數(shù)據(jù)壓縮加速方案：為解決傳統(tǒng)壓縮架構(gòu)的弊端，浪潮GZip算法加速方案充分利用板卡硬件流水設計和任務級并行，大幅提升了壓縮任務的吞吐量并有效降低CPU的負載，壓縮率(壓縮率=1-壓縮后文件/壓縮前文件)最高可達94.8%，壓縮速度達到1.2GB/s，10倍于傳統(tǒng)方案的壓縮效率。

FaaS不僅僅是指板卡與軟件算法的一體化服務，同時還可以支持公有云及在線遠程管理和更新。浪潮FPGA解決方案能夠支持動態(tài)邏輯的在線可重構(gòu)、靜態(tài)邏輯的遠程更新，并且通過優(yōu)化的監(jiān)控管理機制，提升板卡遠程監(jiān)控管理的可靠性，通過它們可以實時的監(jiān)控FPGA芯片的溫度、板卡風扇轉(zhuǎn)速、板卡內(nèi)存特性等從而調(diào)整FPGA的工作頻率。

同時浪潮FPGA也支持虛擬機的直接訪問，板卡本身也加入了很多RAS(可靠性、可用性、可擴展性)特性，如高可靠內(nèi)存訪問等，支持并行(FPP)和串行(AS)雙加載模式，任何一種模式加載出現(xiàn)故障，都可以快速切換到另一種模式加載，保證了板卡大規(guī)模服務的可用性。

有了這些特性，就可以利用浪潮FPGA方案，快速搭建FPGA云所需要的基礎底層計算平臺，不論是對外提供公有云服務，還是對內(nèi)實現(xiàn)FPGA計算力快速分配都能夠既高效又可靠。對于FPGA這種新興的AI計算設備，“觀望”往往是明智的選擇，畢竟不是每家公司都想要作為新技術(shù)的小白鼠，而當有第一個吃螃蟹的人出現(xiàn)后，“跟進”則成為“飛豬”的必然之路。

目前，浪潮FPGA已經(jīng)在百度、阿里巴巴、騰訊、網(wǎng)易、科大訊飛取得批量的落地應用或深度測試，F(xiàn)PGA在人工智能線上推理的能效優(yōu)勢已經(jīng)得到大部分互聯(lián)網(wǎng)和AI公司的認可。當FPGA成為一種計算力服務，有著高效的硬件、成熟的IP和云化管理，你還在顧慮什么?

浪潮擁有國內(nèi)領(lǐng)先的FPGA軟硬件開發(fā)團隊，浪潮正聯(lián)合Intel及BAT、科大訊飛、網(wǎng)易等AI領(lǐng)先企業(yè)深入研發(fā)基于FPGA的通用系統(tǒng)方案，包括深度學習、網(wǎng)絡加速、存儲優(yōu)化等，并將方案推廣到其它應用領(lǐng)域和客戶。未來，CPU+FPGA或許將作為新的異構(gòu)加速模式，被越來越多的應用領(lǐng)域采用。