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FPGA原型系統在雲端運算/超級電腦/數據儲存的應用

從用戶端應用到雲端運算服務的轉變隨處可見,不但發生在公司間的溝通,也在消費者對消費者、企業對消費者和企業對企業的應用。隨著數據被使用者大量地共享以及數據量不斷攀升,對雲端數據中心的需求也顯得刻不容緩。

巨量的數據必須以閃電般的速度傳輸,數據傳輸也不能受任何外在
因素 影響。此外,隨著溝通頻寬增加,數據量和數據的實際大小
也隨之增加。為了確保不斷成長的資訊量能有高品質的傳輸性能,
類似於超級電腦中心和雲端內容傳遞網路(Cloud-based Content
Delivery Networks)的系統也因此跟著出現。這些系統的結構
設計使用了許多陣列的匯流排、協定、混合儲存系統(hybrid
storage systems)和錯綜複雜的軟體,讓尺寸和複雜度都非常
穩固。隨著使用者對數據和傳輸系統複雜度的胃口越來越大,
設計工程師也必須使用最有效率、效能的設計和驗證方案。


在數據傳輸應用的原型化

對於錯綜複雜的超級電腦和內容傳遞網路,FPGA原型系統是處理設計和驗證最理想的解決方案。除了在分割和多個FPGA除錯的進展而能擴增至符合任何設計的大小,FPGA原型系統也幫助設計者在拿到矽片前就著手開發和測試系統,讓軟體開發者早早得以接觸運作完全的硬體。建構巨量數據中心是為了執行數量龐大的數位訊號處理(digital signal processing)演算法,因此,原型硬體也必須加快腳步。是否能在尺寸上擴展是數據密集應用的基本需求。為了滿足超級電腦和雲端運算設計的需要,S2C系列的Prodigy KintexUltraScale Logic Modules正是DSP密集應用完美的解決方案。

當S2C的Prodigy Cloud Cube™(企業等級的FPGA原型系統,最多可以支援三十二顆FPGA)和Prodigy Logic Modules一起使用時,可以讓原型系統根據設計的大小擴增。伴隨著MESH的使用,多個Logic Modules可以跟極少量的電纜連接。下列圖表說明了在一個Cloud Cube裡,只用了二十條電纜,一個4 x 8大小的MESH就可以轉換到32個FPGA。如果是在其他的解決方案,最少需要一百五十六條電纜才能達到相同的架構。

值得一提的,關於開發數據儲存和溝通設施,使用transaction層級的介面扮演了一個重要的角色。transaction層級的介面負責連結介於行為模型和硬體系統之間的抽象層級,讓硬體提供了軟體在主機運轉和FPGA原型系統平台(通常包括了記憶體、處理器和高速介面)之間的溝通。S2C獨一無二的Prodigy ProtoBridge™ System(專利申請中)正是這種高速溝通的解決方案。ProtoBridge在軟體程式和跟AXI相容的硬體系統提供了一個transactor介面。ProtoBridge提供的介面包括兩個主要的部分:一個是從AXI到PCIe的橋樑,用於連接到電腦主機,另一個是透過這道橋樑跟設計溝通的C-API。從軟體到AXI的transactor給予設計者在建構ARM系統更多的彈性。除此之外,再結合能傳輸高達500 Mbytes/sec的PCIe介面,將為數據密集的應用系統提供了一個完美的開發平台。

這樣的系統讓設計者在設計專案時,可以在演算法驗證、IP設計、模擬加速和邊角案例的測試,獲得FPGA原型系統最佳的益處。原型系統和transactor介面結合後可以在整個設計流程產生一系列有趣的應用。


達成目標的解決方案

除了Prodigy KU Logic Modules、Cloud Cube和ProtoBridge System在超級電腦和雲端運算的世界占有舉足輕重的角色,S2C整個Prodigy Complete Prototyping Platform在您設計流程的每個環節都提供了解決之道。除了KU邏輯模組之外,我們提供最全面的原型邏輯模組,以符合您在設計的尺寸,甚至在測試前原型系統IP的最大程式庫的需要。同時,我們也參考設計流程去加速和簡化您的原型系統程序。我們提供了最完整原型邏輯模組,符合您設計尺寸的需要。Prodigy Player Pro Software用於協助配置原型並且提供遠端系統監控。Player Pro裡的編譯功能提供了先進的切割技術,加上即將上市的Prodigy Multi-Debug System,將免除手動除錯每一顆FPGA這件艱辛和容易出錯的的苦差事。而另一個近期即將推出的解決方案,Neuro™軟體將負責協助散落不同地理位置的硬體和設計團隊管理平行/遠端軟體開發。無庸置疑的,S2C整套的ProdigyFPGA原型系統是市面上能幫您完成下一個設計最全面的解決方案。