Intel發(fā)布FPGA
FPGA概述
FPGA（Field Programmable Gate Array）是在PAL （可編程陣列邏輯）、GAL（通用陣列邏輯）等可編程器件的基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展的產(chǎn)物。作為專用集成電路（ASIC）領(lǐng)域中的一種半定制電路而出現(xiàn)的，既解決了定制電路的不足，又克服了原有可編程器件門(mén)電路數(shù)有限的缺點(diǎn)。
FPGA設(shè)計(jì)不是簡(jiǎn)單的芯片研究，主要是利用 FPGA 的模式進(jìn)行其他行業(yè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。與 ASIC 不同，FPGA在通信行業(yè)的應(yīng)用比較廣泛。
與傳統(tǒng)模式的芯片設(shè)計(jì)進(jìn)行對(duì)比，FPGA 芯片并非單純局限于研究以及設(shè)計(jì)芯片，而是針對(duì)較多領(lǐng)域產(chǎn)品都能借助特定芯片模型予以優(yōu)化設(shè)計(jì)。從芯片器件的角度講，FPGA 本身構(gòu)成了半定制電路中的典型集成電路，含有數(shù)字管理模塊、內(nèi)嵌式單元、輸出單元以及輸入單元等。在此基礎(chǔ)上，關(guān)于FPGA芯片有必要全面著眼于綜合性的芯片優(yōu)化設(shè)計(jì)，通過(guò)改進(jìn)當(dāng)前的芯片設(shè)計(jì)來(lái)增設(shè)全新的芯片功能，據(jù)此實(shí)現(xiàn)了芯片整體構(gòu)造的簡(jiǎn)化與性能提升。
優(yōu)點(diǎn)
FPGA的優(yōu)點(diǎn)如下：
(1) FPGA由邏輯單元、RAM、乘法器等硬件資源組成，通過(guò)將這些硬件資源合理組織，可實(shí)現(xiàn)乘法器、寄存器、地址發(fā)生器等硬件電路。
(2) FPGA可通過(guò)使用框圖或者Verilog HDL來(lái)設(shè)計(jì)，從簡(jiǎn)單的門(mén)電路到FIR或者FFT電路。
(3) FPGA可無(wú)限地重新編程，加載一個(gè)新的設(shè)計(jì)方案只需幾百毫秒，利用重配置可以減少硬件的開(kāi)銷。
(4) FPGA的工作頻率由FPGA芯片以及設(shè)計(jì)決定，可以通過(guò)修改設(shè)計(jì)或者更換更快的芯片來(lái)達(dá)到某些苛刻的要求（工作頻率不是無(wú)限制的可以提高，受當(dāng)前的IC工藝等因素制約）。
缺點(diǎn)
FPGA的缺點(diǎn)如下：
(1) FPGA的所有功能均依靠硬件實(shí)現(xiàn)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)分支條件跳轉(zhuǎn)等操作。
(2) FPGA只能實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)運(yùn)算。
總結(jié)：FPGA依靠硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)所有的功能，速度上可以和專用芯片相比，但設(shè)計(jì)的靈活度與通用處理器相比有很大的差距。
Intel發(fā)布FPGA
英特爾發(fā)布了全新的FPGA ——AgilexM 系列。據(jù)介紹，該系列FPGA 提供業(yè)界最高的內(nèi)存帶寬，預(yù)計(jì)能從加密貨幣挖掘到網(wǎng)絡(luò)虛擬化的廣泛應(yīng)用中受益。
Agilex M 系列依靠?jī)蓚€(gè)封裝內(nèi) HBM2e DRAM 堆棧形式的高帶寬 RAM 提供高達(dá) 820GBps 的內(nèi)存帶寬，比上一代 Stratix 10 MX FPGA 高出 60%。借助這兩個(gè)堆棧，新的 FPGA 產(chǎn)品陣容可以達(dá)到高達(dá) 32GB 的高帶寬內(nèi)存容量。

根據(jù)英特爾產(chǎn)品營(yíng)銷人員 Sabrina Gomez 的說(shuō)法，當(dāng)將 Agilex M 系列的 HBM2e 內(nèi)存與八個(gè)附加的 DDR5 SDRAM DIMM 結(jié)合使用時(shí)，系統(tǒng)理論上可以提供近 1.1TBps 的速度。

這家芯片制造商聲稱，Agilex M 系列創(chuàng)下了多個(gè)記錄：第一款使用Intel 7 節(jié)點(diǎn)的 FPGA，這就是以前的 10nm SuperFin 工藝；首款使用 Compute Express Link 互連標(biāo)準(zhǔn)支持與英特爾至強(qiáng) CPU 的高速緩存和內(nèi)存一致性的 FPGA；唯一支持 DDR5、HBM 和英特爾傲騰內(nèi)存的FPGA。除了 CXL，Agilex M 系列還支持 PCI Express Gen 5 和 400Gb 以太網(wǎng)。
英特爾表示，Agilex M 系列還在支持 HBM的 FPGA 中具有最高的數(shù)字信號(hào)處理計(jì)算密度，與競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手AMD （現(xiàn)在擁有的賽靈思 Versal FPGA ）相比，每瓦結(jié)構(gòu)性能提高了兩倍以上。

更重要的是，Agilex M 系列配備了一種稱為片上內(nèi)存網(wǎng)絡(luò)的新型組件，在 FPGA 的 HBM2e DRAM 和外部 DDR5 SDRAM 間“充當(dāng)高速公路”。
雙內(nèi)存 NoC 的總峰值帶寬為 7.52 [TBps]——真正大量的片上帶寬，不會(huì)消耗 FPGA 的片上可編程邏輯資源——這大大降低了內(nèi)存瓶頸的可能性，”。
Agilex Series-M 是英特爾在一個(gè)月內(nèi)宣傳的第二款用于加密貨幣挖掘的產(chǎn)品，該產(chǎn)品因高能耗而受到部分批評(píng)。不到一個(gè)月前，英特爾發(fā)布了一種用于加密貨幣挖掘的節(jié)能 ASIC，名為 Bonanza Mine，該公司首席執(zhí)行官 Pat Gelsinger 表示，這個(gè) ASIC 將“顯著”減少能源使用。
除了加密貨幣挖掘和網(wǎng)絡(luò)虛擬化之外，英特爾還著眼于不同市場(chǎng)的其他幾個(gè)應(yīng)用，包括用于數(shù)據(jù)中心的高性能計(jì)算和云計(jì)算、用于航空航天和國(guó)防的雷達(dá)和電子戰(zhàn)，以及用于 5G 蜂窩網(wǎng)絡(luò)測(cè)試和任意波形發(fā)生器測(cè)試和測(cè)量行業(yè)。
“新的英特爾 Agilex M 系列 FPGA 的能力為行業(yè)提供了滿足網(wǎng)絡(luò)、云和嵌入式邊緣應(yīng)用程序更加雄心勃勃的性能和能力目標(biāo)所需的高速網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算和存儲(chǔ)加速，”Gomez 寫(xiě)道.
英特爾的 FPGA 產(chǎn)品代表了這家芯片制造商最小的業(yè)務(wù)，不包括該公司計(jì)劃在今年晚些時(shí)候上市的 Mobileye。2021 年，可編程解決方案集團(tuán)帶來(lái)了 19 億美元的收入，這僅是2020年 747 億美元收入的一小部分。

英特爾 Agilex M 系列 FPGA介紹
隨著當(dāng)今世界數(shù)據(jù)的指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，再加上從集中式計(jì)算和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)集群向更加分布式的架構(gòu)轉(zhuǎn)變，該架構(gòu)可以在任何地方處理數(shù)據(jù)——在云中、邊緣以及兩者之間的所有點(diǎn)——現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列 (FPGA) 在從數(shù)據(jù)中心到網(wǎng)絡(luò)再到邊緣的現(xiàn)代應(yīng)用中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。
FPGA 的靈活性、功率效率、大規(guī)模并行架構(gòu)和巨大的輸入/輸出 (I/O) 帶寬使 FPGA 在加速?gòu)母咝阅苡?jì)算 (HPC) 到存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)的各種任務(wù)方面具有吸引力。許多應(yīng)用對(duì)內(nèi)存提出了巨大的要求，包括容量、帶寬、延遲和功率效率。
為了處理這些高需求的應(yīng)用，英特爾? Agilex? M 系列 FPGA 的產(chǎn)品震撼亮相，該產(chǎn)品基于Intel 7 工藝技術(shù)，業(yè)界最高內(nèi)存帶寬的 FPGA，采用封裝 HBM DRAM。英特爾 Agilex M 系列整合了多項(xiàng)新的功能創(chuàng)新和特性，為行業(yè)提供了滿足網(wǎng)絡(luò)、云和嵌入式邊緣應(yīng)用程序的更雄心勃勃的性能和能力目標(biāo)所需的高速網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算和內(nèi)存加速。
新功能包括：
? 業(yè)界最高的 FPGA 內(nèi)存帶寬。
? 在支持 HBM 的 FPGA 中實(shí)現(xiàn)業(yè)界最高的 DSP 計(jì)算密度。
? 與具有競(jìng)爭(zhēng)力的 7nmFPGA 相比，每瓦結(jié)構(gòu)性能提高 2 倍以上。

英特爾 Agilex M 系列 FPGA 是英特爾 Agilex 器件系列中首批提供封裝 HBM2e 內(nèi)存的成員，包括適用于 DDR4、DDR5 和 LPDDR5 等其他最先進(jìn)內(nèi)存技術(shù)的硬化控制器。兩個(gè)硬化內(nèi)存片上網(wǎng)絡(luò) (NoC) 功能為 FPGA 架構(gòu)提供了對(duì)封裝內(nèi) HBM2e 和板載內(nèi)存資源的高帶寬、資源高效訪問(wèn)。
英特爾 Agilex M 系列 FPGA 提供一流的收發(fā)器數(shù)據(jù)速率，對(duì)于系統(tǒng)處理當(dāng)今巨大的數(shù)據(jù)負(fù)載至關(guān)重要。憑借對(duì)PCI Express (PCIe) Gen5、Compute Express Link、400G 以太網(wǎng)和高達(dá) 116 Gbps 的串行收發(fā)器的支持，英特爾 Agilex M 系列設(shè)備支持從數(shù)據(jù)中心到邊緣的最苛刻應(yīng)用的吞吐量要求。
受益于 Intel Agilex M 系列 FPGA 的市場(chǎng)包括但不限于測(cè)試和測(cè)量（任意波形發(fā)生器、5G/6G 蜂窩網(wǎng)絡(luò)測(cè)試、GHz 射頻測(cè)試）；數(shù)據(jù)中心（HPC、云計(jì)算、加密貨幣挖掘）；無(wú)線和有線（高數(shù)據(jù)速率 (800G+) 傳輸、光傳輸網(wǎng)絡(luò) (OTN)、網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化 (NFV)、5G 基帶）以及航空航天和國(guó)防（雷達(dá)、電子戰(zhàn)）。
使用 Agilex M 系列 FPGA 應(yīng)對(duì)最大的內(nèi)存和計(jì)算挑戰(zhàn)
M系列中的“M”表示“內(nèi)存”。更多更快的內(nèi)存無(wú)疑是英特爾Agilex M 系列 FPGA 的一項(xiàng)顯著且重要的優(yōu)勢(shì)。高級(jí)應(yīng)用程序需要從快速到更快再到最快的內(nèi)存層次結(jié)構(gòu)，同時(shí)允許設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)在內(nèi)存帶寬和延遲與內(nèi)存容量之間進(jìn)行權(quán)衡。英特爾 Agilex M 系列 FPGA 具有廣泛靈活的內(nèi)存層次結(jié)構(gòu)，包括超低延遲、超高帶寬、片上 SRAM；HBM2e（高帶寬內(nèi)存）DRAM堆棧形式的更高容量、高帶寬、封裝內(nèi)存；支持快速、大容量的外部同步 DRAM (SDRAM)，包括 DDR4、DDR5 和 LPDDR5；和超大容量、非易失性英特爾? 傲騰? 持久內(nèi)存。
所有英特爾 Agilex FPGA，包括 M 系列的成員，都包括 MLAB 和M20K 塊形式的快速片上 SRAM。這些 SRAM 集成到 FPGA 的可編程邏輯結(jié)構(gòu)中，緊鄰與這些存儲(chǔ)器交換數(shù)據(jù)的邏輯。一些英特爾 AgilexM 系列 FPGA 還包含 HBM2e 內(nèi)存堆棧形式的封裝 HBM，由硬化內(nèi)存控制器管理。
英特爾 Agilex M 系列 FPGA 通過(guò)合并兩個(gè) HBM2e DRAM 堆棧進(jìn)一步推動(dòng)了 HBM 封裝。英特爾 Agilex M 系列 FPGA 中的兩個(gè)封裝內(nèi) HBM2e DRAM 堆棧提供最大 32 GB 和每個(gè) HBM2e 堆棧高達(dá) 410 GB/秒的內(nèi)存帶寬，總封裝內(nèi) HBM2e 內(nèi)存帶寬高達(dá) 820 GB /第二。與上一代英特爾 Stratix 10 MX FPGA 相比，帶寬增加了 60%，這使設(shè)計(jì)人員能夠在更具挑戰(zhàn)性的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中使用英特爾 Agilex M 系列 FPGA。
對(duì)于需要額外高速 DRAM 容量的應(yīng)用，英特爾 Agilex M 系列 FPGA 通過(guò)集成、硬化、高效的內(nèi)存控制器支持外部 DDR5 和 LPDDR5 SDRAM。英特爾 Agilex M 系列 FPGA 與英特爾傲騰 持久內(nèi)存為系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員在構(gòu)建系統(tǒng)特定的內(nèi)存層次結(jié)構(gòu)時(shí)提供了額外的靈活性和更大的內(nèi)存容量。
DDR5 和 LPDDR5 SDRAM 是目前最快的主流SDRAM DIMM。英特爾 Agilex M 系列 FPGA中的每個(gè)獨(dú)立內(nèi)存控制器都可以以 5600 MTransfers/秒的速度運(yùn)行 DDR5 SDRAM，數(shù)據(jù)寬度高達(dá)每通道 40 位（加上 ECC 位）。當(dāng) HBM2e 和DDR5 內(nèi)存帶寬相結(jié)合時(shí)，帶有 8 個(gè)連接的 DDR5SDRAM DIMM 的 Intel Agilex M 系列FPGA 可提供 1.099 TBytes/秒的理論最大內(nèi)存帶寬。
在 FPGA 的可編程邏輯結(jié)構(gòu)與 HBM2e 和 DDR5 存儲(chǔ)器之間傳輸 1TB/秒的數(shù)據(jù)可能具有挑戰(zhàn)性。這一潛在瓶頸推動(dòng)了英特爾 Agilex M 系列 FPGA 的另一項(xiàng)創(chuàng)新的開(kāi)發(fā)：雙核硬化片上內(nèi)存網(wǎng)絡(luò) (NoC)。該內(nèi)存 NoC 充當(dāng)將封裝內(nèi) HBM2e DRAM、外部 DDR5 SDRAM 和 FPGA 的高速外部 I/O 連接到 FPGA 架構(gòu)的高速公路。雙內(nèi)存 NoC 的總峰值帶寬為 7.52 TBytes/秒——這是一個(gè)真正巨大的片上帶寬，不會(huì)消耗 FPGA 的片上可編程邏輯資源——這大大降低了內(nèi)存瓶頸的可能性。
眾所周知，將數(shù)據(jù)平穩(wěn)地移入和移出該存儲(chǔ)器層次結(jié)構(gòu)以及整個(gè) FPGA 對(duì)于滿足激進(jìn)的系統(tǒng)級(jí)性能目標(biāo)至關(guān)重要，但設(shè)計(jì)人員能夠訪問(wèn)其他可以在外部系統(tǒng)和外部系統(tǒng)間移動(dòng)數(shù)據(jù)的高帶寬資源同樣很重要。英特爾 Agilex M 系列 FPGA 包含多達(dá) 72 個(gè)高速 SERDES 收發(fā)器，其中包括多達(dá) 8 個(gè)收發(fā)器，每個(gè)收發(fā)器都可以使用 PAM4 調(diào)制以 116 Gbps 的速度在 FPGA 和系統(tǒng)的其余部分之間以非常高的速度交換數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)速率。Intel Agilex M 系列 SERDES 收發(fā)器支持當(dāng)今各種新興的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)高速串行協(xié)議，包括 400G 以太網(wǎng)，并且可以直接連接到高級(jí) CPU，包括使用 PCIe Gen 5 和 CXL 的最新 Intel? Xeon CPU接口協(xié)議。

最后，一旦數(shù)據(jù)進(jìn)入 FPGA，通常必須通過(guò)各種計(jì)算算法對(duì)其進(jìn)行處理。英特爾 Agilex M 系列 FPGA 中的可編程邏輯架構(gòu)速度極快，可以以高數(shù)據(jù)速率實(shí)現(xiàn)各種計(jì)算算法。這種可編程邏輯結(jié)構(gòu)包含多達(dá) 12,300 個(gè)精度可調(diào)的浮點(diǎn) DSP 模塊，能夠提供 18.5 單精度 TFLOPS 或88.6 INT8 TOPS，以處理更重的計(jì)算負(fù)載。

參考鏈接
https://mp.weixin.qq.com/s/8OwXQd12x91-rt_cCgPWCA
https://baike.baidu.com/item/FPGA/935826?fr=aladdin

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Intel发布FPGA的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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