异构融合 灵活应变 解密AMD Alveo V80计算加速卡

当下人工智能正在飞速发展，由此带来的数据量呈现爆炸式增长，海量数据和高性能计算的需求也随之水涨船高。然而，当前大数据集工作负载通常受限于内存与网络访问。AMD自适应和嵌入式计算事业部（AECG）高级产品线经理Shyam Chander指出，"在传统的处理架构中，无论是存储器还是网络访问方面都非常容易形成瓶颈，这在很多情况下，包括高性能计算时，都会出现这种情况。"这意味着，数据在存储和计算单元之间的传输往往成为制约高性能计算发挥的关键瓶颈。

AMD Alveo V80: 异构计算架构打破传统桎梏

为了应对大数据时代高性能计算所面临的挑战，AMD推出了全新的Alveo V80计算加速卡。Shyam Chander介绍到，"通过Versal HBM，也就是今天给大家介绍的Alveo V80计算加速卡，主要解决大数据和带宽问题，也就是我刚刚提到的高性能计算工作负载。这个问题主要是内存和网络访问方面形成瓶颈的这两个问题。" Alveo V80采用了创新的异构计算架构，将FPGA的灵活可编程性与高带宽存储器HBM相结合，有效消除了传统架构中数据传输的瓶颈。"把安全连接再加上灵活应变的计算，再加上HBM，我们可以帮助用户实现性能的最大化，同时减少功耗、占板面积以及时延。"

AMD 自适应和嵌入式计算事业部（ AECG ）高级产品线经理 Shyam Chander

Alveo V80的一大亮点在于其灵活应变的存储器层次结构。Shyam Chander解释道，"通过Versal HBM，在两者综合作用条件下，就能够大大提高算力，并且能够在内存当中进行这方面的运算，这样就避免了数据迁移，因此能加速查询的速度。"传统的CPU/GPU架构采用固定的缓存层次结构进行数据读写，容易产生不规则访问模式导致的低效问题。而Alveo V80则能够在计算单元附近分配内存，显著降低访问延迟和功耗，并能灵活适应自定义数据类型和数据迁移策略，从而实现低时延处理。

从射电天文到金融科技的广泛布局

在实际应用场景中，Alveo V80的优势得到了充分体现。在射电天文领域，澳大利亚CSIRO采用Alveo V80搭建了世界最大的射电天文天线阵列。该系统每秒需要处理高达15TB的持续传感器数据，对计算能力和能效提出了极高的要求。Shyam Chander介绍说，"相比上一代产品，采用Alveo V80可将加速器数量减少至高66%，服务器减少至高33%，功耗降低至高55%，总拥有成本也降低至高21%。"这得益于Alveo V80超强的计算密度和能效比，"Versal芯片支持的工作负载非常广泛，可以从10G到800G，范围非常广泛，而且速率有所提高，能够支持不同的协议。"

在金融科技领域，Alveo V80也大放异彩。HBM能够用于缓冲和流量表的存储，加速交易策略与期权定价的执行，并为订单信息提供高带宽存储。Shyam Chander表示，"现在很多企业趋之若鹜的一种用例，也就是金融建模和算法交易，用于金融科技领域。Alveo V80主要是靠FPGA实现建模仿真与回测，HBM用于大数据集以及历史定价数据；而在低时延算法交易方面，它可以加速交易策略和期权定价。通过这些功能可以实现更快的连续交易，也可以做出景气分析。"

此外，Alveo V80在数据压缩、网络安全等领域也有广阔的应用前景。以数据压缩为例，Shyam Chander指出，"采用Alveo V80的压缩方案，存储容量为10PB时，较不采用压缩的方案可使服务器数量减少至高61%，服务器成本降低至高44%，功耗降低至高55%，总拥有成本三年以上能降低至高56%。" 在网络安全方面，"Alveo V80集成了硬化的加密引擎，可实现高达800Gbps的线速加密处理，HBM可用于数据包缓冲和流量表存储，大幅强化了整体安全性能。"

对开发者友好: 传统FPGA开发流程无缝对接

对于开发者而言，Alveo V80完全兼容传统的FPGA开发流程，能够降低开发门槛，缩短上市时间。Shyam Chander强调，"AMD Alveo V80主要面向传统的FPGA开发人员，因为它有很多的设计采用的就是原来与硬件非常熟悉的开发人员用的Vivado设计套件。他们是对硬件描述语言非常熟悉的工作人员。同时也可以支持定制和优化。另外我们还有用于快速启动项目的示例设计，可以简化Alveo硬件设计框架硬件的开发。" 同时，AMD还提供了完善的部署方案，"与构建内部PCIe卡相比，可避开系统集成任务。基于AMD EPYC处理器的锚服务器，也可以即刻部署。"

性能飞跃 再创新高

Alveo V80在性能上实现了大幅提升。Shyam Chander指出，"它可以融合FPGA的灵活应变来处理大数据集的工作负载。与前代产品相比，它的性能提升至高2倍，包括逻辑密度翻倍、存储器带宽翻倍。" 同时，Alveo V80还可以广泛应用于高性能计算、数据分析、金融科技、网络安全、存储压缩、AI推理等领域，"可以帮助客户大规模加速以上工作负载，可以加快数据处理的速度，同时还能够进行实时的洞见和分析。可以非常有效地处理复杂的工作负载，但是所有这些工作都有一个大的共性，也就是它们都是计算和存储器密集型的工作负载。通过Alveo V80加速卡可以非常高效地实施这些工作负载。"

结语：

综合来看，面对大数据时代高性能计算的挑战，AMD Alveo V80计算加速卡提供了一个非常有力的解决方案。它采用创新的异构计算架构，能够为内存密集型工作负载提供硬件灵活应变的加速能力，与前代产品相比性能提升显著，同时还能够兼容熟悉的FPGA开发流程，大大缩短产品开发和部署周期。

正如Shyam Chander所说，"AMD有非常广泛的产品线，包括CPU、GPU、Pensando和V80。Pensando的专长是对点的工作负载的处理，而V80主要是通过硬件编程的方式来获得灵活应变性，这两者针对的是不同的客户群体和工作负载。" 可以预见，随着大数据与高性能计算在各行各业的不断普及，AMD Alveo V80必将在数字化转型的浪潮中发挥越来越重要的作用。