Xilinx 推出史上最強大加速器卡 Alveo U55C ,專(zhuān)為 HPC 與大數據工作負載打造

自適應計算的領(lǐng)先企業(yè)賽靈思公司（Xilinx, Inc.，）近日在全球超級計算大會(huì )（ SC21）上宣布，推出 Alveo? U55C 數據中心加速器卡，以及一款基于標準、API-driven 的集群解決方案，用于大規模部署 FPGA。Alveo U55C 加速器可為高性能計算（ HPC ）和數據庫工作負載提供卓越的單位功耗性能，同時(shí)還能通過(guò)賽靈思^? HPC 集群解決方案簡(jiǎn)便擴展。

圖 Xilinx Alveo U55C 加速器卡

全新Alveo U55C 卡專(zhuān)為 HPC 和大數據工作負載而構建，是賽靈思史上最強大的 Alveo 加速器卡，能夠提供 Alveo 加速器產(chǎn)品系列中的最高計算密度和 HBM 容量。結合賽靈思基于 RoCE v2 的全新集群解決方案，可令運行大規模計算工作負載的各類(lèi)客戶(hù)大獲裨益，支持其利用現有數據中心基礎架構和網(wǎng)絡(luò )，實(shí)現強大的基于 FPGA 的 HPC 集群。

賽靈思執行副總裁兼數據中心事業(yè)部總經(jīng)理 Salil Raje 表示：“現在，針對目標 HPC 工作負載擴展 Alveo 計算能力比以往更簡(jiǎn)單、更高效、更強大。在架構層面，以 Alveo 卡為代表的 FPGA 加速器，能夠以最低成本為眾多計算密集型工作負載提供最高性能。我們引入了基于標準的方法，其支持利用客戶(hù)的現有基礎架構和網(wǎng)絡(luò )創(chuàng )建 Alveo HPC 集群。借助這一方法，我們正將這些主要優(yōu)勢大規模應用于任意數據中心。這是實(shí)現 Alveo 和自適應計算在數據中心更廣泛應用的一次重大飛躍?！?/p>

專(zhuān)為 HPC 和大數據應用打造

Alveo U55C 卡融合了當前 HPC 工作負載所需的眾多關(guān)鍵特性。它能提供更高的數據流水線(xiàn)并行度、卓越的存儲器管理、優(yōu)化的整個(gè)流水線(xiàn)的數據遷移，以及 Alveo 產(chǎn)品系列中最高的單位功耗性能。 Alveo U55C 卡采用單插槽、全高半長(cháng)（ FHHL ）外形尺寸，最大功耗低至 150W。與前一代雙插槽Alveo U280 卡相比，Alveo U55C 提供了優(yōu)異的計算密度，還將 HBM2 容量翻倍至 16GB。U55C 以更小的外形尺寸提供了更高的算力，有助于創(chuàng )建基于 Alveo 加速器的密集集群。它專(zhuān)為需要性能擴展的高密度流式數據、高 I/O 數學(xué)和大型計算問(wèn)題而開(kāi)發(fā)，例如大數據分析和 AI 應用。

圖 Xilinx Alveo U55C 加速器卡

通過(guò)利用 RoCE v2 和數據中心橋接技術(shù)，再結合 200 Gbps 帶寬，這款 API-driven 的集群解決方案使 Alveo 網(wǎng)絡(luò )可在性能和時(shí)延方面媲美 InfiniBand 網(wǎng)絡(luò )，且無(wú)需對廠(chǎng)商加鎖。MPI （信息傳遞接口）集成功能使 HPC 開(kāi)發(fā)人員能以賽靈思 Vitis? 統一軟件平臺擴展 Alveo 數據流水線(xiàn)。利用現有開(kāi)放標準和框架，現在能跨數百張 Alveo 卡上進(jìn)行性能擴展，無(wú)需考慮服務(wù)器平臺和網(wǎng)絡(luò )基礎架構，同時(shí)還能共享工作負載和存儲器。

借助面向應用和集群的高層次編程，軟件開(kāi)發(fā)者和數據科學(xué)家能夠運用 Vitis 平臺，解鎖 Alveo 和自適應計算的優(yōu)勢。賽靈思大力投入于 Vitis 開(kāi)發(fā)平臺和工具流程，旨在令不具備硬件專(zhuān)業(yè)知識的軟件開(kāi)發(fā)者和數據科學(xué)家，也能更容易地使用自適應計算。Vitis 平臺支持 Pytorch 和 Tensorflow 等主流 AI 框架，還支持 C、C++ 和 Python 等高層次編程語(yǔ)言，使開(kāi)發(fā)者能利用特定 API 和庫來(lái)構建領(lǐng)域解決方案，或者使用賽靈思軟件開(kāi)發(fā)套件，從而在現有數據中心內輕松加速關(guān)鍵 HPC 工作負載。

HPC 客戶(hù)用例

CSIRO 是澳大利亞的國立研究機構，擁有全球最大的射電天文望遠鏡天線(xiàn)陣列。CSIRO現正使用 Alveo U55C 卡，用于其平方公里陣列（ Square Kilometer Array ）射電望遠鏡的信號處理。將 Alveo 卡部署為配備 HBM 的網(wǎng)絡(luò )附加加速器，能夠在整個(gè) HPC 信號處理集群中實(shí)現大規模吞吐量?；?Alveo 加速器的集群使 CSIRO 能夠處理海量計算任務(wù)，從 13.1 萬(wàn)根天線(xiàn)中實(shí)時(shí)聚合、過(guò)濾、準備和處理數據。420 張 Alveo U55C 卡通過(guò)支持 P4 語(yǔ)言的 100Gbs 交換機實(shí)現完全聯(lián)網(wǎng)，在整個(gè)信號處理集群中提供了 460GBs 的 HBM2 帶寬。Alveo U55C 集群的處理性能可達 15Tb/s 的總吞吐量，功耗更低且更具成本效益，顯著(zhù)節省了成本。CSIRO 現正完成一項 Alveo 參考設計，以助力其他射電天文學(xué)或相鄰產(chǎn)業(yè)獲得同樣的成功。

圖 Xilinx Alveo U55C 加速器卡

Ansys LS-DYNA 碰撞仿真軟件幾乎用于全球所有的汽車(chē)公司。安全性和結構系統的設計往往取決于模型性能，因其能以計算機輔助設計有限元方法（ FEM ）仿真來(lái)降低物理碰撞測試的成本。FEM 求解器是驅動(dòng)具備數億個(gè)自由度仿真的主要算法，而這些龐大的算法可以細分為更基本的求解器，如 PCG、稀疏矩陣、ICCG。與 x86 CPU 相比，利用超并行數據流水線(xiàn)在大量 Alveo 卡上進(jìn)行性能擴展，LS-DYNA 能夠實(shí)現超過(guò) 5 倍的性能加速。這能在一個(gè) Alveo 流水線(xiàn)中提高單位時(shí)鐘周期的工作效率，令 LS-DYNA 客戶(hù)受益于突破性的仿真時(shí)間。

Ansys 戰略合作伙伴總監 Wim Slagter 表示：“秉持不懈創(chuàng )新的精神，我們很高興與賽靈思展開(kāi)合作，在我們的 LS-DYNA 仿真應用中大幅加速有限元求解器，表征隱式有限元方法 90% 的負載特性。我們期待在賽靈思加速的助力下，實(shí)現支持創(chuàng )新者設計未來(lái)的使命?！?/p>

TigerGraph 是一家領(lǐng)先的圖分析平臺提供商，正使用多張 Alveo U55C 卡為兩種最高效算法進(jìn)行集群與加速，以驅動(dòng)基于圖的推薦和集群引擎。對于數據科學(xué)家而言，圖數據庫可謂一種顛覆性平臺。圖從信息孤島中采集數據并重點(diǎn)關(guān)注數據間的關(guān)系。圖領(lǐng)域的下一個(gè)前沿是實(shí)時(shí)查找答案。Alveo U55C 將推薦引擎的查詢(xún)和預測時(shí)間從數分鐘縮短至數毫秒。與基于 CPU 的集群相比，使用多張 U55C 卡擴展分析所提供的出色計算能力和存儲器帶寬，可將圖查詢(xún)速度提升高達 45 倍。質(zhì)量評分也提升高達 35%，從而顯著(zhù)提升置信度，將誤報幾率降至低個(gè)位數。

產(chǎn)品供貨與輕松評估

Alveo U55C 卡目前可通過(guò) China.xilinx.com 和賽靈思授權分銷(xiāo)商購買(mǎi)。該產(chǎn)品還可通過(guò)基于公有云的 FaaS（ FPGA-as-a-Service，FPGA 即服務(wù) ）供應商進(jìn)行簡(jiǎn)便評估，也可以通過(guò)選定的托管數據中心進(jìn)行專(zhuān)屬預覽。集群解決方案現已提供專(zhuān)屬預覽，預計將于明年第二季度全面問(wèn)世。

賽靈思將于本周舉辦的全球超級計算大會(huì )（ SC21 ）上展示 Alveo U55C 加速器卡及合作伙伴解決方案。歡迎注冊 SC21，訪(fǎng)問(wèn)賽靈思虛擬展臺。