Réseau De Portes Programmables Par L'utilisateur
Un réseau de portes programmables sur site (FPGA) est un dispositif semi-conducteur basé sur une matrice de blocs logiques configurables (CLB) connectés par des interconnexions programmables.Il peut être reprogrammé après fabrication en fonction de l'application souhaitée ou des exigences fonctionnelles. Les FPGA sont une technologie viable pour le calcul haute performance (HPC) en raison de leur personnalisation, de leur traitement parallèle et de leur faible latence.
Avantages des FPGA dans le calcul haute performance
- Améliorer les performances :Les FPGA peuvent améliorer considérablement les performances en déchargeant les tâches gourmandes en calcul des processeurs traditionnels. Les capacités de traitement parallèle qu'ils offrent peuvent exécuter des algorithmes complexes à des vitesses extrêmement rapides, surpassant les performances des processeurs traditionnels.
- Économie d'énergie :Les FPGA sont extrêmement économes en énergie par rapport aux CPU ou aux GPU. Contrairement aux CPU et aux GPU, qui sont conçus comme des processeurs à usage général capables d'exécuter une large gamme d'applications, les FPGA peuvent être programmés pour implémenter des fonctions ou des algorithmes spécifiques directement dans le matériel. Cela signifie que les FPGA peuvent être optimisés pour des tâches spécifiques et peuvent effectuer ces tâches plus efficacement que les processeurs à usage général.
- Réduire la latence :Les FPGA peuvent éliminer les transferts de données entre différents composants, réduisant ainsi considérablement la latence du traitement des données. En tirant parti de l'accélération FPGA et en exécutant des tâches directement sur le matériel FPGA, la latence peut être minimisée, permettant un traitement en temps réel pour les applications sensibles au temps.
Applications FPGA en calcul haute performance
Les FPGA sont déployés dans différentes applications HPC principalement en raison de leur adaptabilité et de leur polyvalence. À mesure que la technologie FPGA continue de progresser, sa pertinence dans le HPC continuera de croître, y compris, mais sans s'y limiter, dans les domaines suivants :
- Apprentissage automatique et intelligence artificielle :Les FPGA peuvent désormais être utilisés comme outils de conception d’applications basées sur l’intelligence artificielle et l’apprentissage automatique. Étant donné que les FPGA peuvent gérer des calculs complexes en parallèle, ils peuvent exécuter des modèles de réseaux neuronaux plus rapidement et plus efficacement. En déléguant certaines tâches aux FPGA, les systèmes de calcul haute performance peuvent exécuter des modèles d’apprentissage automatique plus rapidement et consommer moins d’énergie. Cela fait des FPGA un choix idéal pour les applications pratiques. Les FPGA peuvent traiter rapidement des quantités massives de données et faciliter le fonctionnement efficace de diverses applications d’intelligence artificielle.
- Modélisation financière :Dans le monde trépidant de la finance, l’analyse des données en temps réel, l’analyse des risques et le trading algorithmique nécessitent des capacités de traitement à grande vitesse. Les FPGA permettent aux traders et aux analystes financiers d'exécuter des modèles et des simulations financières avec une faible latence, leur permettant de prendre des décisions plus rapidement et plus précisément.
- Traitement vidéo et image :Le traitement efficace des données visuelles est essentiel dans une variété d’applications, allant des systèmes de surveillance à l’imagerie médicale en passant par le multimédia et le divertissement. L'architecture parallèle des FPGA les rend excellents dans le traitement d'images et de vidéos. L'analyse vidéo en temps réel basée sur FPGA, la détection d'objets, la reconnaissance d'images et l'accélération des algorithmes de vision par ordinateur permettent une analyse et une prise de décision rapides dans les situations d'urgence.
L'avenir des FPGA dans le calcul haute performance
Les FPGA ont le potentiel de transformer le HPC en traitant efficacement les big data, en améliorant l’apprentissage automatique, en faisant progresser la recherche scientifique et en augmentant les performances des applications d’intelligence artificielle. Les FPGA offrent également des améliorations significatives pour les applications d’intelligence artificielle, qui deviennent de plus en plus partie intégrante de nombreux cas d’utilisation HPC. Sa capacité à accélérer les tâches de raisonnement de l’IA telles que l’analyse d’images en temps réel, la compréhension du langage naturel et la prise de décision est essentielle dans des domaines tels que les voitures autonomes, les diagnostics médicaux et la robotique. Les processeurs et les GPU traditionnels ont du mal à égaler la flexibilité et les performances des FPGA. Dans l’ensemble, les FPGA ont un brillant avenir dans le calcul haute performance. À mesure que les FPGA continuent d’augmenter en puissance, en efficacité et en facilité de programmation, ils sont susceptibles de devenir un élément plus important du paysage HPC.
Références
【1】https://www.xilinx.com/products/silicon-devices/fpga/what-is-an-fpga.html