ACAP(自适应计算加速平台):大数据和人工智能的必然趋势

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大数据和人工智能的必然趋势

3月19日，赛灵思公司（Xilinx, Inc.）宣布推出自适应计算加速平台（Adaptive Compute Acceleration Platform，ACAP）。ACAP是一个高度集成的多核异构计算平台，能根据各种应用与工作负载的需求从硬件层对其进行灵活修改，可为用户从端点到边缘再到云端多种不同技术的快速创新提供支持。ACAP的自适应能力可在工作过程中以毫秒级动态调节，实现CPU 与 GPU 所无法企及的性能与性能功耗比。

在大数据与人工智能迅速兴起的时代，ACAP 理想适用于加速广泛的应用，其中包括视频转码、数据库、数据压缩、搜索、AI推断、基因组学、机器视觉、计算存储及网络加速等领域。

Xilinx对ACAP的研发经历了四年时间，1500多名工程师，累积投资达10亿美金，研发出这个由500亿晶体管组成的怪兽级芯片，代号为Everest（珠穆朗玛峰）目前，被称为芯片之王的Volta GPU（NVIDIA）大概是210亿晶体管，Everest的规模是其2.5倍，从人工智能AI计算性能方面分析，其性能为现有FPGA性能的20倍。与CPU相比的话，图像处理能力为CPU的10倍，

数据处理能力为CPU的90倍，如果在基因组测序方面，其性能为CPU的100倍，所以，Xilinx主要集中与基因测序相关领域，合作伙伴包括有： NGCodec, Ryft 和Edico Genome。

Moor Insights & Strategy 市场调查公司创始人 Patrick Moorhead 表示：“这就是未来计算的形式。我们所说的是能在几分钟内即完成基因组排序，而非几天；数据中心能根据计算需求自行对其服务器的工作负载进行编程调整，例如在白天进行视频转码，晚上则执行影像识别。这一点意义非常重大”。

赛灵思总裁兼首席执行官（CEO）Victor Peng 表示，ACAP是一项重大的技术颠覆，是赛灵思更广泛市场战略的一部分，将帮助赛灵思朝着 FPGA 以外的领域发展，并突破‘仅支持硬件开发者’的局限。ACAP 产品在数据中心以及广泛市场领域的应用，将加速自适应计算技术的广泛普及，从而让智能、互连、自适应的世界更早成为现实。

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ACAP 技术细节

ACAP 的核心是新一代的 FPGA 架构，结合了分布式存储器与硬件可编程的 DSP 模块、一个多核 SoC 以及一个或多个软件可编程且同时又具备硬件自适应性的计算引擎，并全部通过片上网络（NoC）实现互连。ACAP还拥有高度集成的可编程I/O功能，根据不同的器件型号这些功能从集成式硬件可编程存储器控制器，到先进的SerDes收发器技术，前沿的RF-ADC/DAC和集成式高带宽存储器（HBM）。

软件开发人员将能够利用 C/C++、OpenCL 和 Python 等软件工具应用ACAP系统。同时，ACAP也仍然能利用 FPGA 工具从RTL 级进行编程。

“Everest”是基于台积电7nm工艺，将与2019年上市，其结构包括有：

分布式内存

Hardware-programmable DSP模块

多核SoC

一个或多个软件可编程,hardware-adaptable计算引擎

网络芯片(NoC)

安全与电源管理芯片上的控制块

Hardware-programmable内存控制器

CCIX和作为PCIe支持

多模以太网控制器

可编程I / O接口和序列化/反序列化(并行转换器)

高带宽内存或可编程adc和dac的版本

与当今最新的 16 纳米Virtex® VU9P FPGA 相比，“Everest”有望将深度神经网络的性能提升20 倍。基于“Everest”的 5G 远程无线电头端和目前最新的 16 纳米无线电相比可将带宽提升 4 倍。届时，汽车、工业、科学与医疗、航空航天、测试、测量与仿真、音视频与广播以及消费类电子产品市场等领域的各种应用都能实现性能和功耗效率的显著提升。

3 ACAP对Xilinx的意义

Xilinx公司新的愿景主要包括如下三个部分：

加强数据中心加速：Xilinx正在加大力度与关键数据中心客户,合作伙伴生态系统和软件应用程序开发人员,进一步使创新和部署计算加速度,加速度计算存储和网络。

加速增长的核心市场：这些市场包括汽车;无线基础设施;有线通信;音频、视频和广播;航空航天和国防;工业、科学和医疗;测试、测量和仿真;和消费者的技术。这些核心市场和客户保持Xilinx的核心。

引入自适应计算加速平台(ACAP):第三个支柱是宣布新产品。