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電路數(shù)有限的缺點。
FPGA設(shè)計不是簡單的芯片研究，主要是利用 FPGA 的模式進行其他行業(yè)產(chǎn)品的設(shè)計。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)計進行對比，FPGA 芯片并非單純局限于研究以及設(shè)計芯片，而是針對較多領(lǐng)域產(chǎn)品都能借助特定芯片模型予以優(yōu)化設(shè)計。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，通過改進當(dāng)前的芯片設(shè)計來增設(shè)全新的芯片功能，據(jù)此實現(xiàn)了芯片整體構(gòu)造的簡化與性能提升。
優(yōu)點
FPGA的優(yōu)點如下：
(1) FPGA由邏輯單元、RAM、乘法器等硬件資源組成，通過將這些硬件資源合理組織，可實現(xiàn)乘法器、寄存器、地址發(fā)生器等硬件電路。
(2) FPGA可通過使用框圖或者Verilog HDL來設(shè)計，從簡單的門電路到FIR或者FFT電路。
(3) FPGA可無限地重新編程，加載一個新的設(shè)計方案只需幾百毫秒，利用重配置可以減少硬件的開銷。
(4) FPGA的工作頻率由FPGA芯片以及設(shè)計決定，可以通過修改設(shè)計或者更換更快的芯片來達到某些苛刻的要求（工作頻率不是無限制的可以提高，受當(dāng)前的IC工藝等因素制約）。
缺點
FPGA的缺點如下：
(1) FPGA的所有功能均依靠硬件實現(xiàn)，無法實現(xiàn)分支條件跳轉(zhuǎn)等操作。
(2) FPGA只能實現(xiàn)定點運算。
總結(jié)：FPGA依靠硬件來實現(xiàn)所有的功能，速度上可以和專用芯片相比，但設(shè)計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 系列依靠兩個封裝內(nèi) HBM2e DRAM 堆棧形式的高帶寬 RAM 提供高達 820GBps 的內(nèi)存帶寬，比上一代 Stratix 10 MX FPGA 高出 60%。借助這兩個堆棧，新的 FPGA 產(chǎn)品陣容可以達到高達 32GB 的高帶寬內(nèi)存容量。

根據(jù)英特爾產(chǎn)品營銷人員 Sabrina Gomez 的說法，當(dāng)將 Agilex M 系列的 HBM2e 內(nèi)存與八個附加的 DDR5 SDRAM DIMM 結(jié)合使用時，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)下了多個記錄：第一款使用Intel 7 節(jié)點的 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 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)字信號處理計算密度，與競爭對手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。不到一個月前，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 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的其他幾個應(yīng)用，包括用于數(shù)據(jù)中心的高性能計算和云計算、用于航空航天和國防的雷達和電子戰(zhàn)，以及用于 5G 蜂窩網(wǎng)絡(luò)測試和任意波形發(fā)生器測試和測量行業(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)、計算和存儲加速，”Gomez 寫道.
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)，不包括該公司計劃在今年晚些時候上市的 Mobileye。2021 年，可編程解決方案集團帶來了 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)級增長，再加上從集中式計算和數(shù)據(jù)存儲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——現(xiàn)場可編程門陣列 (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 在加速從高性能計算 (HPC) 到存儲和網(wǎng)絡(luò)的各種任務(wù)方面具有吸引力。許多應(yīng)用對內(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 中實現(xiàn)業(yè)界最高的 DSP 計算密度。
? 與具有競爭力的 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 等其他最先進內(nèi)存技術(shù)的硬化控制器。兩個硬化內(nèi)存片上網(wǎng)絡(luò) (NoC) 功能為 FPGA 架構(gòu)提供了對封裝內(nèi) HBM2e 和板載內(nèi)存資源的高帶寬、資源高效訪問。
英特爾 Agilex M 系列 FPGA 提供一流的收發(fā)器數(shù)據(jù)速率，對于系統(tǒng)處理當(dāng)今巨大的數(shù)據(jù)負載至關(guān)重要。憑借對PCI Express (PCIe) Gen5、Compute Express Link、400G 以太網(wǎng)和高達 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 的市場包括但不限于測試和測量（任意波形發(fā)生器、5G/6G 蜂窩網(wǎng)絡(luò)測試、GHz 射頻測試）；數(shù)據(jù)中心（HPC、云計算、加密貨幣挖掘）；無線和有線（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）以及航空航天和國防（雷達、電子戰(zhàn)）。
使用 Agilex M 系列 FPGA 應(yīng)對最大的內(nèi)存和計算挑戰(zhàn)
M系列中的“M”表示“內(nèi)存”。更多更快的內(nèi)存無疑是英特爾Agilex M 系列 FPGA 的一項顯著且重要的優(yōu)勢。高級應(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)，同時允許設(shè)計團隊在內(nèi)存帶寬和延遲與內(nèi)存容量之間進行權(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 通過合并兩個 HBM2e DRAM 堆棧進一步推動了 HBM 封裝。英特爾 Agilex M 系列 FPGA 中的兩個封裝內(nèi) HBM2e DRAM 堆棧提供最大 32 GB 和每個 HBM2e 堆棧高達 410 GB/秒的內(nèi)存帶寬，總封裝內(nèi) HBM2e 內(nèi)存帶寬高達 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)計人員能夠在更具挑戰(zhàn)性的系統(tǒng)設(shè)計中使用英特爾 Agilex M 系列 FPGA。
對于需要額外高速 DRAM 容量的應(yīng)用，英特爾 Agilex M 系列 FPGA 通過集成、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)計人員在構(gòu)建系統(tǒng)特定的內(nèi)存層次結(jié)構(gòu)時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中的每個獨立內(nèi)存控制器都可以以 5600 MTransfers/秒的速度運行 DDR5 SDRAM，數(shù)據(jù)寬度高達每通道 40 位（加上 ECC 位）。當(dāng) HBM2e 和DDR5 內(nèi)存帶寬相結(jié)合時，帶有 8 個連接的 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。這一潛在瓶頸推動了英特爾 Agilex M 系列 FPGA 的另一項創(chuàng)新的開發(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——這是一個真正巨大的片上帶寬，不會消耗 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器層次結(jié)構(gòu)以及整個 FPGA 對于滿足激進的系統(tǒng)級性能目標(biāo)至關(guān)重要，但設(shè)計人員能夠訪問其他可以在外部系統(tǒng)和外部系統(tǒng)間移動數(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 72 個高速 SERDES 收發(fā)器，其中包括多達 8 個收發(fā)器，每個收發(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 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)進入 FPGA，通常必須通過各種計算算法對其進行處理。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)速率實現(xiàn)各種計算算法。這種可編程邏輯結(jié)構(gòu)包含多達 12,300 個精度可調(diào)的浮點 DSP 模塊，能夠提供 18.5 單精度 TFLOPS 或88.6 INT8 TOPS，以處理更重的計算負載。

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的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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