話說多年以來，作為有著十幾年開發(fā)經(jīng)歷的元老級(jí)FPGA玩家，恒揚(yáng)科技一直玩著陽春白雪式的東東，什么FPGA加速啦，異構(gòu)計(jì)算啦，多核平臺(tái)啦，對(duì)涉世未深的科技小白來說，即便聽了N遍，依舊還是云里霧里，不知所云。

9月16日，第二代分布式計(jì)算聯(lián)盟成立。 作為和IBM、Xilinx攜手創(chuàng)辦的聯(lián)盟成員之一，恒揚(yáng)正好借此機(jī)會(huì)，放下身段，接接地氣，用一個(gè)外行人的視角給大家講講高大上的CAPI+FPGA為大數(shù)據(jù)加速碰撞出來的新火花兒。

當(dāng)當(dāng)當(dāng)當(dāng)~~，科技范小白及FPGA張大俠閃亮登場(chǎng)！

科技范小白： 好學(xué)指數(shù) 5顆星★★★★★           科技指數(shù)@#%…￥&@%^

FPGA張大俠： FPGA技術(shù)指標(biāo) 爆表                     顏值。。。。居然也爆表

科技范小白：在下范小白，近日在江湖上聽說各路幫主聚首，召開了英雄大會(huì)，共商二代分布式計(jì)算之事宜，據(jù)說席間眾英雄群情激蕩，腦洞大開，勾畫出FPGA+CAPI應(yīng)用大藍(lán)圖。敢問大俠，能否先行給做做腦補(bǔ)，一代分布式計(jì)算是啥概念？

FPGA張大俠：對(duì)，要明白二代分布式計(jì)算，我們先得了解什么是一代分布式計(jì)算。舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子，比如咱們班的數(shù)學(xué)老師給大家出了一道很難的數(shù)學(xué)題，看樣子非常復(fù)雜，計(jì)算量超大，一個(gè)同學(xué)在下課前是完不成了，那么咱們成立一個(gè)幾個(gè)童鞋組成的解題小組，然后由組長分配任務(wù)，每人完成其中的一部分計(jì)算，通過大家的努力和結(jié)果匯總，居然在下課前把一個(gè)人如何也完成不了的題做完了。這就是第一代分布式計(jì)算的概念——它是相對(duì)于集中計(jì)算來講的，即把一個(gè)需要龐大計(jì)算量的工作，分配到多臺(tái)計(jì)算機(jī)上來完成，從而達(dá)到快速實(shí)現(xiàn)的目的。

科技范小白：原來如此，原來就是從單兵作戰(zhàn)改到小組作戰(zhàn)啊！那二代分布式計(jì)算是咋回事？它和一代計(jì)算有啥區(qū)別呢？

FPGA張大俠：第二代分布式計(jì)算呢，是對(duì)第一代分布式計(jì)算的一個(gè)改進(jìn)和升華。咱們還是以上面這個(gè)例子繼續(xù)說吧，數(shù)學(xué)老師看到大家的能力強(qiáng)了，于是第二天又出了一道更難、計(jì)算量更大的數(shù)學(xué)題，我估計(jì)這次得是宇宙級(jí)復(fù)雜程度了 O(∩_∩)O哈哈，但老師說還是你們這個(gè)小組來解，但是呢，允許大家找各種各樣的工具。于是乎大家有的用算盤算，有人用計(jì)算器算，有人用電腦算，八仙過海各顯神通。然后組長充分了解到大家工具的能力，再次進(jìn)行了工作的分配，最后大家在工具的協(xié)助下再次完成了難題?？梢钥吹竭@次大家和上次最大的區(qū)別在于，不光用每個(gè)人的大腦自己算了，而且尋找工具來幫忙完成計(jì)算工作，這些工具在計(jì)算方面比人的大腦效率更高。那么這就是第二代分布式計(jì)算的概念——即在分布式計(jì)算的基礎(chǔ)上，再采用專用的協(xié)處理器來對(duì)CPU（大腦）進(jìn)行加速，這種CPU+協(xié)處理器的模式我們叫做——異構(gòu)計(jì)算，而且要求這里的協(xié)處理也能進(jìn)行編程和升級(jí)，以達(dá)到通用化目的。

科技范小白：哦，CPU+協(xié)處理器=異構(gòu)計(jì)算，我現(xiàn)在終于知道異構(gòu)計(jì)算是啥了！媽媽再也不用擔(dān)心我的學(xué)習(xí)了！

FPGA張大俠：上面我們已經(jīng)提到了異構(gòu)計(jì)算，假如上面的人的大腦是我們認(rèn)為的通用計(jì)算處理器的話，算盤、計(jì)算器、計(jì)算機(jī)就是異構(gòu)處理器。異構(gòu)處理器一般相較通用處理器在某些方面的計(jì)算能力更強(qiáng)，配合通用處理器處理特定的計(jì)算任務(wù)從而達(dá)到加速的目的。目前主流的異構(gòu)處理器主要有CPU+GPU和CPU+FPGA兩種。CPU+GPU的組合最擅長浮點(diǎn)運(yùn)算，也就是計(jì)算機(jī)里面的小數(shù)加減乘除運(yùn)算，這也是一代分布式計(jì)算的最典型代表啦。CPU+FPGA呢，最擅長的是整數(shù)運(yùn)算，現(xiàn)在物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)這些新興的大規(guī)模數(shù)據(jù)處理需求不斷涌現(xiàn)，CPU+FPGA最擅長干這事，它的機(jī)會(huì)終于來了！

這次由IBM、賽靈思和恒揚(yáng)科技共同倡導(dǎo)的二代分布式計(jì)算，主要是FPGA+CAPI技術(shù)的結(jié)合，這個(gè)CAPI技術(shù)是IBM開發(fā)出來的在Power CPU上的一種新技術(shù)，叫加速處理器接口技術(shù)，正是因?yàn)橛辛薈API技術(shù)，CAPI接口為CPU和FPGA提供了緩存一致性和對(duì)等的內(nèi)存訪問能力，這使得FPGA異構(gòu)加速計(jì)算在CPU側(cè)的編程更具友好性，能達(dá)到更快的速度。舉個(gè)栗子，就好比你要去訪問你的鄰居，你得先出門，走到外面的馬路上，再敲你鄰居的門，經(jīng)過鄰居的允許你才能到達(dá)鄰居家里；如果你和你的鄰居關(guān)系好，是鐵哥們，經(jīng)常去他家做客，于是你倆商量在你們兩家之間的圍墻上打個(gè)大窟窿，還不裝門，通過這樣一個(gè)“快速通道”你去他家是不是很快。 

FPGA張大俠：小白，這次又讓你說對(duì)了。如果把CPU理解成大腦的話，F(xiàn)PGA加速卡就可以理解成專門用來處理大量計(jì)算的計(jì)算器或者計(jì)算機(jī)了，F(xiàn)PGA芯片就是用來進(jìn)行計(jì)算的主力。FPGA(Field Programm-able Gate Array) 芯片是一種可編程的IC芯片，就是我們剛才說的協(xié)助大腦CPU處理特定計(jì)算任務(wù)的協(xié)處理器，我們可以給它指定任務(wù)，讓它快速、重復(fù)地處理一些CPU不愛干的臟活累活，這樣就把CPU給解放出來了，系統(tǒng)整體的處理效率也就大大提高了。

那么結(jié)合CAPI技術(shù)和FPGA技術(shù)的加速卡有什么優(yōu)勢(shì)呢？基本可以總結(jié)出四大優(yōu)勢(shì)：

*   FPGA芯片和CPU更通暢便捷的“對(duì)話”   CAPI技術(shù)具備緩存一致性和對(duì)等的內(nèi)存訪問能力，也就是說CPU可以分享他的內(nèi)存空間直接給FPGA使用和訪問，通過CAPI給CPU和FPGA搭起一條快速通道，使得他們的“對(duì)話和交流”變得輕而易舉。

*   逆天高性能，真正實(shí)現(xiàn)以一當(dāng)百   根據(jù)賽迪顧問發(fā)布的《中國OpenPower產(chǎn)業(yè)生態(tài)發(fā)展白皮書》介紹，使用CAPI+FPGA加速卡對(duì)大數(shù)據(jù)Hadoop算法中對(duì)性能要求最高的擦除碼進(jìn)行處理，經(jīng)測(cè)試，服務(wù)器性能提升20-100倍！真正實(shí)現(xiàn)逆天的以一當(dāng)百啊！

* 少吃多干，環(huán)保低功耗 啥是吃的是草，擠出來的是奶？看看CAPI+FPGA加速卡就知道了！一塊FPGA加速卡功耗約20Watt~75Watt，安裝在服務(wù)器機(jī)箱內(nèi)，不占用額外機(jī)房空間。光看這個(gè)，你沒什么概念是吧！沒關(guān)系，對(duì)比一下就知道了！ 1個(gè)CPU單元功耗約為 145Watt~190Watt， 1個(gè)GPU卡單元 功耗約為 235Watt~300W，這下明白了吧！

*   靈活可編程，全方位實(shí)現(xiàn)指哪打哪   FPGA芯片是可以編程的，所以我們可以用它來實(shí)現(xiàn)多種不同算法的在線升級(jí)。我們可以在不同的場(chǎng)合對(duì)FPGA加速單元進(jìn)行升級(jí)，靈活配置更換不同的算法，此法具備通用性，可應(yīng)用于不同場(chǎng)景加速——可以說，F(xiàn)PGA芯片是“十八般武藝樣樣精通”呢！

科技范小白：艾瑪，CAPI+FPGA加速卡這么厲害啊，我要直接給跪了！那大俠，這么棒的技術(shù)，世面上有沒有成熟的產(chǎn)品呢？

FPGA張大俠：當(dāng)然有??！我們恒揚(yáng)科技就在不久前推出了國內(nèi)首款CAPI+FPGA加速卡NSA-120加速卡，先給你目睹一下它的真容啦！上圖片！

怎么樣？NSA-120加速卡的顏值還是棒棒的吧！除了具備上面說的幾點(diǎn)特性外，NSA-120加速卡還具有幾大獨(dú)門秘籍，坐穩(wěn)聽好了啊！

*   好馬配好鞍，硬件可靠是基礎(chǔ)    基于CAPI+FPGA架構(gòu)的NSA-120加速卡，可是提前完成了大量的硬件和信號(hào)完整性測(cè)試工作和產(chǎn)品化工作的哦！這樣就確保了產(chǎn)品硬件的可靠性。(基礎(chǔ)工作那真是做得杠杠的！) 加速卡自帶的NPL基礎(chǔ)平臺(tái)開發(fā)包包含了豐富的監(jiān)控模塊和統(tǒng)計(jì)模塊，可以實(shí)時(shí)讀取FPGA內(nèi)部溫度啦！板卡溫度啦！內(nèi)部模塊運(yùn)行狀態(tài)啦！統(tǒng)計(jì)信息、電源電流動(dòng)態(tài)變化等等這些信息，這就讓使用者對(duì)加速卡的性能狀態(tài)一目了然哩！

*  應(yīng)用輕松上手，開發(fā)難度降至最小  NSA-120加速卡自帶的NPL加速卡平臺(tái)層套件開發(fā)包，還有一個(gè)更厲害無敵的特性呢！這就是大幅度降低了IDH（FPGA應(yīng)用加速器開發(fā)商）的技術(shù)門檻和研發(fā)工作量。它簡(jiǎn)單好用，所有FPGA開發(fā)流程通通軟件化，讓IDH小伙伴們?cè)僖膊挥萌チ私鈴?fù)雜的底層硬件，只需要關(guān)注實(shí)現(xiàn)核心算法模塊就OK啦！

*   性能有保障，安全來護(hù)航   性能有保障，安全當(dāng)然也不能少。NSA-120加速卡板載兩顆加密芯片，一顆是為用戶 NPL平臺(tái)層套件開發(fā)包進(jìn)行加密的，另一顆是為IDH（FPGA應(yīng)用加速器開發(fā)商） AFU進(jìn)行加密的，雙管齊下，確保IP安全有保證！

*   一次投資，靈活升級(jí)，確保ROI最大化   具備在線可升級(jí)能力的NSA-120可支持不同AFU算法模塊在線更換，F(xiàn)PGA配置文件可通過在線從CPU升級(jí)到外掛FLASH中，現(xiàn)場(chǎng)無須重新啟動(dòng)服務(wù)器，在不影響客戶業(yè)務(wù)運(yùn)行的情況下完成現(xiàn)場(chǎng)升級(jí)。

一口氣說了這么多，不知道到小白你聽懂了沒有！

科技范小白：聽懂了聽懂了，這NSA-120加速卡真是太牛了！大俠，我還想知道它具體是怎么給大數(shù)據(jù)云計(jì)算應(yīng)用加速的，有啥實(shí)際應(yīng)用案例？不過今天講的內(nèi)容好像挺多的，要不這些我們下次繼續(xù)，我先好好消化消化今天的內(nèi)容咯！

FPGA張大俠：沒問題，我們下期繼續(xù)！記得來學(xué)哦！