FPGA vs GPU: Ai là tương lai?

Biên dịch | Có một con cá

Được sản xuất bởi | Miner Vision (ID: minersight)

Trong một thời gian dài, lĩnh vực ứng dụng chính của FPGA là kỹ thuật điện tử. Nhưng mọi thứ đã thay đổi một chút khi Intel hoàn tất việc mua lại Altera, một trong những nhà sản xuất mảng cổng lập trình trường lớn nhất.

Intel có ý thức mạnh mẽ và hiểu biết sâu sắc về tiềm năng của FPGA. Sau khi hoàn tất việc mua lại, Intel ngay lập tức bắt đầu giúp Microsoft xây dựng trung tâm dữ liệu và sử dụng các dịch vụ đám mây để cung cấp cho Amazon những trợ giúp liên quan. .

Nhưng nhiều người khai thác có thể vẫn còn thắc mắc về chính xác thì FPGA là gì. Ưu điểm của FPGA là gì? Nhược điểm của FPGA là gì? Liệu các FPGA có nổi lên như nhân vật chính trong trại khai thác GPU không? Bài viết này sẽ cung cấp cái nhìn tổng quan về FPGA liên quan đến các vấn đề đáng nghi ngờ nêu trên của các thợ mỏ.

1. FPGA là gì?

FPGA là một mạch tích hợp dễ sản xuất hơn ASIC. Không giống như ASIC, FPGA có thể được thiết kế lại và cấu hình lại. Đối với những người khai thác FPGA, điều này cho phép họ khai thác nhiều đồng tiền được hỗ trợ bởi nhiều thuật toán.

2. Ưu điểm và nhược điểm

01. Độ trễ

Một trong những ưu điểm lớn nhất của FPGA là độ trễ cực thấp. Lý do khiến mảng cổng lập trình theo trường có độ trễ cực thấp là vì nó không dựa vào hệ điều hành đa năng hoặc giao tiếp qua bus đa năng như USB hoặc PCI-Express.

Điều này khó đạt được với các thiết bị phần cứng khác. Ngay cả CPU chất lượng cao cũng sẽ có độ trễ là 50 micro giây, nhưng với FPGA, thời gian này sẽ được rút ngắn xuống còn 1 micro giây.

Mảng cổng có thể lập trình tại hiện trường với khả năng có độ trễ cực thấp có thể tỏa sáng trong các tình huống yêu cầu độ trễ tối thiểu. Ví dụ, chúng ta có thể thấy nó trong hoạt động tự động của máy bay chiến đấu phản lực và giao dịch thuật toán tần số cao.

02. Hiệu quả năng lượng

ASIC vượt trội hơn FPGA về tốc độ của một thuật toán đơn lẻ, nhưng việc triển khai nó lớn hơn Khoản đầu tư ban đầu vào máy cụm là cực kỳ cao. FPGA tốt hơn GPU để khai thác tiền điện tử vì chúng hoạt động tốt và cực kỳ tiết kiệm điện.

Ngoài ưu điểm về tính toán tiết kiệm năng lượng, FPGA còn có ưu điểm là hiệu quả của chúng không cần đến hoạt động của máy chủ để hỗ trợ.

03. Phí kỹ thuật

Mặc dù FPGA có những ưu điểm lớn về các mặt trên nhưng chi phí cấu hình và lập trình của nó cao hơn nhiều so với GPU dựa trên kiến trúc lệnh. Các mạch phần cứng thường được viết bằng các ngôn ngữ mô tả phần cứng (HDL) như VHDL và Verilog.

Khi nói đến lập trình, nó được thực hiện bằng cách sử dụng một trong nhiều ngôn ngữ lập trình (chẳng hạn như Java, C, Python).

04. Tổng hợp cấp cao (HLS)

Tổng hợp cấp cao (HLS) là một xu hướng mở rộng cho phép sử dụng các ngôn ngữ lập trình thông thường (chẳng hạn như như Open CL hoặc C++) và trừu tượng hóa mức độ cao để lập trình các hoạt động của FPGA.

Nhưng ngoài tất cả những tiến bộ kỹ thuật và đột phá trong lập trình, lập trình FPGA vẫn là một công việc khó khăn.

Ngoài ra, thời gian biên dịch cũng là một thiếu sót lớn của mảng cổng lập trình trường. Ví dụ: biên dịch một chương trình FPGA thông thường mất từ 4 đến 12 giờ bằng trình biên dịch Intel Open CL. Để đạt được sự tối ưu hóa hiệu suất, các lập trình viên thường cần phải biên dịch qua đêm.

05. Khả năng kết nối

Hãy nhìn lại GPU. Để truyền dữ liệu, nó phụ thuộc nhiều hơn vào hệ điều hành và các bus được tiêu chuẩn hóa (chẳng hạn như USB và PCI-Express). FPGA không phụ thuộc vào các tham số này và ưu điểm của chúng là cho phép người dùng đạt được băng thông cao hơn với độ trễ nhỏ hơn.

Trên thực tế, FPGA có thể kết nối trực tiếp với các nguồn dữ liệu như giao diện mạng và cảm biến.

3. Tranh chấp dấu phẩy động giữa FPGA và GPU

Để sử dụng các khả năng tính toán hiệu suất cao như học sâu, người dùng chỉ có thể dựa nhiều vào GPU có khả năng tính toán hiệu năng dấu phẩy động tuyệt vời, trong khi FPGA kém hiệu quả hơn một chút trong số học dấu phẩy động.

Trong các phép toán dấu phẩy động nói chung, đơn vị dấu phẩy động yêu cầu nhiều tài nguyên và phải được tập hợp từ các khối logic. Tuy nhiên, kịch bản sẽ thay đổi khi nói đến FPGA.Vì đơn vị dấu phẩy động đã được đưa vào cấu trúc của FPGA nên hiệu quả sử dụng năng lượng có thể được cải thiện đáng kể.

Mặc dù GPU tiên tiến hiện tiết kiệm năng lượng hơn FPGA, nhưng mảng cổng lập trình trường chắc chắn sẽ bắt kịp tính toán dấu phẩy động trong GPU tương lai gần, giành chiến thắng trong cuộc chiến tính toán tiết kiệm năng lượng.

4. Kết luận

Rõ ràng, FPGA có một tương lai đầy hứa hẹn. Khi FPGA trở nên dễ lập trình hơn, rút ngắn thời gian biên dịch và tiết kiệm năng lượng hơn cho các phép tính dấu phẩy động, GPU có thể sẽ bị thay thế.

Liên kết gốc: https://fldec.com/blog-what-to-choose-fpga-or-gpu/

Chào mừng bạn tham gia cộng đồng chính thức của BlockBeats:

Nhóm Telegram đăng ký: https://t.me/theblockbeats

Nhóm Telegram thảo luận: https://t.me/BlockBeats_App

Tài khoản Twitter chính thức: https://twitter.com/BlockBeatsAsia