賽靈思CEO：三大戰略成效顯著(zhù)，自適應計算架構可應對萬(wàn)花筒般的創(chuàng )新

2019年12月，第3屆賽靈思開(kāi)發(fā)者大會(huì )（XDF）亞洲站在北京盛大舉行，賽靈思總裁兼CEO（首席執行官）Victor Peng稱(chēng)三大戰略成效顯著(zhù)，例如數據中心業(yè)務(wù)，在2019年9月結束的最新的一個(gè)季度，業(yè)務(wù)同比增長(cháng)24%；核心業(yè)務(wù)之一的汽車(chē)業(yè)，在A(yíng)DAS領(lǐng)域出貨超6700萬(wàn)片；平臺轉型方面，硬件的Versal（采用自適應計算架構）樣片已經(jīng)推出，并出爐了4款Alveo加速器卡；軟件方面祭出了統一開(kāi)發(fā)平臺Vitis。

數據中心的發(fā)展趨勢是什么？賽靈思的芯片、加速卡和軟件是如何應對千變萬(wàn)化的創(chuàng )新應用的？

Victor Peng稱(chēng)，賽靈思的目標是“打造靈活應變、萬(wàn)物智能世界”。為此，公司有三大戰略：①數據中心優(yōu)先；②加速核心市場(chǎng)發(fā)展；③驅動(dòng)自適應計算。歸根結蒂，三大戰略都是讓更多的軟件和硬件開(kāi)發(fā)者能使用并受益于賽靈思強大的自適應平臺。

1 數據中心迎來(lái)顛覆性變革

爆炸性增長(cháng)的數據帶來(lái)了數據中心顛覆性的變革：需要高吞吐量的性能，極低的延時(shí)，同時(shí)要面對摩爾定律消亡帶來(lái)的性能提升瓶頸。圖靈獎得主John Hennessy 和Dave Patterson 最近都提到，架構創(chuàng )新已經(jīng)進(jìn)入到了一個(gè)新的黃金時(shí)代。因為傳統架構對于現在的任務(wù)應用已經(jīng)應付不了，行業(yè)亟需架構的創(chuàng )新。為此，賽靈思的產(chǎn)品和平臺在領(lǐng)域特定結構、異構計算加速、近網(wǎng)絡(luò )計算和近存儲數據方面實(shí)現了創(chuàng )新。

賽靈思的數據中心業(yè)務(wù)發(fā)展強勁，在2019年9月結束的最新的一個(gè)季度，業(yè)務(wù)同比增長(cháng)24%，季度增長(cháng)92%。實(shí)際上，賽靈思在數據中心的量產(chǎn)部署還處于非常早期的階段，這種增長(cháng)反映了自適應計算優(yōu)勢的開(kāi)啟。

1.1 打造生態(tài)系統

賽靈思的生態(tài)系統發(fā)展很快，主要的OEM（原廠(chǎng)）像戴爾、HP、浪潮等已經(jīng)建立基于賽靈思Alveo加速器卡的系統了，還有業(yè)界領(lǐng)先的經(jīng)銷(xiāo)商也已經(jīng)加入賽靈思的生態(tài)系統，例如Clolfax, Ingram。在軟件生態(tài)系統方面，有越來(lái)越多的做視頻、數據分析、機器學(xué)習、生命科學(xué)、金融等的獨立軟件提供商（ISV）與賽靈思合作。目前，賽靈思已經(jīng)培訓工業(yè)界及學(xué)術(shù)界7千多名開(kāi)發(fā)人員，約有800多個(gè)加速器合作伙伴，而且有95個(gè)發(fā)布的應用。

1.2 加速計算、存儲、網(wǎng)絡(luò )

從計算加速和傳統CPU比較的例子可見(jiàn)，傳統的數據中心服務(wù)器有1個(gè)CPU連接網(wǎng)絡(luò )，通過(guò)NIC（網(wǎng)絡(luò )接口控制器）和PCIe連接到存儲設備。而當CPU 擁有賽靈思FPGA，以及很快即將推出的賽靈思Versal ACAP（自適應計算加速平臺）的加速，將會(huì )實(shí)現速度的巨大提升（如下圖）。

例如生命科學(xué)公司lllumina，它在基因組分析應用上提速了90倍。Aupera公司每單元每瓦特的性能提升了33倍，換句話(huà)，1個(gè)Aupera產(chǎn)品相當于30多個(gè)服務(wù)器。

然而，計算加速并不是賽靈思在數據中心唯一發(fā)揮作用的地方。在存儲加速領(lǐng)域，賽靈思也在廣泛部署，已經(jīng)和IBM、美光、三星等開(kāi)展了合作，部署加速存儲和計算存儲，從而可以實(shí)現數據在最近的地方處理。眾所周知，很多地方的數據增長(cháng)是呈指數級的，存儲和搜索的響應是非常關(guān)鍵的，賽靈思的產(chǎn)品也可以加速。具體地，可以加速壓縮/解壓縮、解密。賽靈思單一的加速器可以把加速性能提升4倍（如下圖），而且是非常線(xiàn)性的。

另外，賽靈思也提供網(wǎng)絡(luò )加速（如下圖），例如在SmartNIC行業(yè)剛剛開(kāi)始采用網(wǎng)絡(luò )加速的領(lǐng)域。SmartNIC可以通過(guò)移除惡意數據包提供更好的安全性，并通過(guò)將網(wǎng)絡(luò )堆棧從CPU卸載到SmartNIC來(lái)加速數據包處理。這不僅打破了網(wǎng)絡(luò )性能瓶頸，而且縮短了CPU應用執行的周期，從而提高了TCO（總擁有成本）。

對于雙插槽DC（數據中心）服務(wù)器，使用基于賽靈思的智能網(wǎng)卡，數據吞吐量加快了3~6倍，CPU利用率提高了1.5倍。賽靈思芯片是軟硬件可編程的，因此可實(shí)現用1個(gè)開(kāi)發(fā)板，定制化地滿(mǎn)足不同客戶(hù)部署的需求。

1.3 數據中心的未來(lái)：分布式自適應計算

數據中心的未來(lái)發(fā)展趨勢是什么？首先，業(yè)界對數據中心的需求是不斷增長(cháng)的，這是不會(huì )改變的，分為公有云、私有云、混合云或企業(yè)等。其次，數據中心運營(yíng)商們都想大幅提升數據集的利用率，提高高性能，并減少能耗，降低OPEX（資本性支出）/TCO。這可以通過(guò)可分解和可組合的方式實(shí)現，具體地，使用SmartNIC、固態(tài)硬盤(pán)和計算加速器將資源分解為單獨的CPU庫來(lái)實(shí)現，然后根據需要組合這些資源，以滿(mǎn)足任何工作負載的需要（如下圖）。

例如，如果控制和網(wǎng)絡(luò )密集型工作負載是基于CPU的，只要把更多資源分配給CPU就可以了。對于工作與計算為基礎的項目，例如AI網(wǎng)絡(luò )等，也可以給這種計算網(wǎng)絡(luò )分配更多資源。如果與技術(shù)分析比較相關(guān)的，也可以把這些資源分配給這種計算網(wǎng)絡(luò )。所以ACAP可以針對專(zhuān)用需求來(lái)分配更多的資源，以及你想要加速的相關(guān)數據集，ACAP就可以配置好，而且這是動(dòng)態(tài)的，可以較高程度地來(lái)利用現有的技術(shù)，不管是CPU、存儲數據，還是加速器，ACAP都可以提升其性能。

ACAP有3大價(jià)值，①TCO方面，可動(dòng)態(tài)優(yōu)化工作負載，加速和提高加速器的高利用率。②延時(shí)低。③加速可以定制化，即用戶(hù)可以采用所有新的創(chuàng )新，諸如用神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò )（NN）優(yōu)化，而不用添加新的部件/器件。

2 加速核心市場(chǎng)發(fā)展

除了數據中心，在眾多市場(chǎng)和廣泛應用領(lǐng)域，賽靈思的自適應器件都發(fā)揮作用：從挽救生命的醫療設備到自動(dòng)駕駛等。

以汽車(chē)行業(yè)為例。賽靈思在汽車(chē)業(yè)有大量的創(chuàng )新，自動(dòng)駕駛、ADAS等方面是有非常多的應用。十多年來(lái)，賽靈思在汽車(chē)業(yè)已出貨了1.7億片以上的器件。其中， ADAS 領(lǐng)域有6700萬(wàn)片。賽靈思的質(zhì)量和可靠性很高，眾多產(chǎn)品的ppm（百萬(wàn)分之一）值很低。賽靈思擁有200家ADAS和自動(dòng)駕駛客戶(hù)群，包括全球主要的Tier 1（一級供應商）、整車(chē)廠(chǎng)和初創(chuàng )企業(yè)。

賽靈思最近發(fā)布的ZU7和ZU11 Zynq UtraScale+產(chǎn)品符合汽車(chē)安全、質(zhì)量和可靠性要求，滿(mǎn)足了在L2到L4自動(dòng)駕駛車(chē)輛的功率限制范圍內對數據聚合、預處理和傳感器數據分布的需求。

來(lái)自中國本土的案例是北京的Pony.ai公司，其是自動(dòng)駕駛的初創(chuàng )型企業(yè)，利用賽靈思的自適應產(chǎn)品進(jìn)行傳感器融合，在汽車(chē)駕駛過(guò)程中可以處理相關(guān)數據，不僅能自行駕駛，還能了解周邊所有車(chē)所在的位置。

3 軟硬件的平臺轉型

從產(chǎn)生玻色子 （Higgs Boson）的科學(xué)設備，到把自動(dòng)探測車(chē)發(fā)送到火星上的航天器，再到用人工智能（AI）發(fā)現并治療疾病的系統……，都離不開(kāi)賽靈思產(chǎn)品的身影。實(shí)際上，除了數據中心和汽車(chē)等核心市場(chǎng)，賽靈思的產(chǎn)品也應用于萬(wàn)花筒般的高科技市場(chǎng)。而服務(wù)于這些碎片化市場(chǎng)的策略，就是平臺化解決方案。

3.1 硬件平臺化

賽靈思在數年前就已經(jīng)開(kāi)始從器件向平臺公司的轉型戰略，為的是促進(jìn)計算。

2018年Victor Peng掌舵后，有了兩大平臺化改進(jìn)（如下圖）。

1）2018年宣布將研發(fā)7 nm架構及全新的產(chǎn)品系列Versal，Versal將采用自適應計算架構（ACAP）。2019年，Versal芯片已經(jīng)開(kāi)始在早期客戶(hù)中實(shí)現。

2）開(kāi)發(fā)了加速器卡，并用于多個(gè)行業(yè)。例如2018年推出Alveo PCI加速器卡。迄今賽靈思一共有4大產(chǎn)品系列：U200，U250，U280 和U50。其中，U280集成了HBM 存儲，提供終極性能。U50集成了第2代HBM2，實(shí)現小型封裝的突破，是業(yè)界第1款半高半長(cháng)、支持PCIe Gen 4的自適應加速器卡。

目前，賽靈思最先進(jìn)的處理器芯片擁有360億晶體管的7 nm Versal ACAP，已發(fā)貨給客戶(hù)和合作伙伴了。同時(shí)賽靈思現在也有新的Versal PCIe通用開(kāi)發(fā)板，都已經(jīng)準備就位，可以使開(kāi)發(fā)者以10倍速度開(kāi)始構建和加速應用。

3.2 軟件平臺化

為了擁有一個(gè)完整的平臺，除了硬件搭建平臺外，也需要軟件的統一開(kāi)發(fā)平臺，為此，賽靈思推出了Vitis。

但Vitis也不是一蹴而就的，早在2010年，賽靈思推出了硬件設計套件Vivado，奠定了開(kāi)發(fā)堆棧的基礎。隨著(zhù)芯片架構的每一波進(jìn)展，賽靈思也在基于Vivado不斷增加新的功能，使之越來(lái)越以平臺為中心。第1代和第2代賽靈思Zynq SoC，由針對嵌入式開(kāi)發(fā)人員（如嵌入式和SDSoC開(kāi)發(fā)環(huán)境）的軟件提供支持。SDAccel是為數據中心部署而開(kāi)發(fā)的。之后問(wèn)世了加速AI推斷的工具包。在最近的2019年11月，賽靈思祭出了Vitis——用于從嵌入式終端設備到邊緣和云應用的統一開(kāi)發(fā)環(huán)境。

Vitis可以支持異構架構，例如Zynq SoC和Versal ACAP，開(kāi)發(fā)人員在開(kāi)發(fā)軟件時(shí)利用自己所習慣的方式，在無(wú)需硬件專(zhuān)業(yè)知識的情況下就可獲得優(yōu)化硬件的好處。

3.3 軟硬件平臺的搭配效果

硬件優(yōu)化可以簡(jiǎn)單到利用幾個(gè)關(guān)鍵的加速內核就可利用強大的特定領(lǐng)域體系結構（DSA）。Vitis配合賽靈思開(kāi)發(fā)板后，可以免費下載。

評論

2018年初Victor Peng執掌賽靈思公司后，對賽靈思技術(shù)產(chǎn)品進(jìn)行了重大改組，電子產(chǎn)品世界的記者認為，就像”大道至簡(jiǎn)“一樣，賽靈思的軟件和硬件平臺化后，產(chǎn)品更加清晰簡(jiǎn)潔、易于應用，其核心是ACAP（自適應計算平臺），以應對萬(wàn)花筒般的創(chuàng )新。