突破性的 HPC 集群解決方案與簡化的可編程性，支持在現有客戶基礎架構和網絡上實現前沿計算的大規模性能擴展
自適應計算的領先企業賽靈思公司今日在SC21 全球超級計算大會上宣布，推出 Alveo? U55C 數據中心加速器卡，以及一款基于標準、API-driven 的集群解決方案，用于大規模部署 FPGA。Alveo U55C 加速器可為高性能計算（ HPC ）和數據庫工作負載提供卓越的單位功耗性能，同時還能通過賽靈思? HPC 集群解決方案簡便擴展。
Xilinx Alveo? U55C 數據中心加速器卡
全新 Alveo U55C 卡專為 HPC 和大數據工作負載而構建，是賽靈思史上最強大的 Alveo 加速器卡，能夠提供 Alveo 加速器產品系列中的最高計算密度和 HBM 容量。結合賽靈思基于 RoCE v2 的全新集群解決方案，可令運行大規模計算工作負載的各類客戶大獲裨益，支持其利用現有數據中心基礎架構和網絡，實現強大的基于 FPGA 的 HPC 集群。
賽靈思執行副總裁兼數據中心事業部總經理 Salil Raje 表示：“現在，針對目標 HPC 工作負載擴展 Alveo 計算能力比以往更簡單、更高效、更強大。在架構層面，以 Alveo 卡為代表的 FPGA 加速器，能夠以最低成本為眾多計算密集型工作負載提供最高性能。我們引入了基于標準的方法，其支持利用客戶的現有基礎架構和網絡創建 Alveo HPC 集群。借助這一方法，我們正將這些主要優勢大規模應用于任意數據中心。這是實現 Alveo 和自適應計算在數據中心更廣泛應用的一次重大飛躍。”
Alveo U55C 卡融合了當前 HPC 工作負載所需的眾多關鍵特性。它能提供更高的數據流水線并行度、卓越的存儲器管理、優化的整個流水線的數據遷移，以及 Alveo 產品系列中最高的單位功耗性能。
Alveo U55C 卡采用單插槽、全高半長（ FHHL ）外形尺寸，最大功耗低至 150W。與前一代雙插槽 Alveo U280 卡相比，Alveo U55C 提供了優異的計算密度，還將 HBM2 容量翻倍至 16GB。U55C 以更小的外形尺寸提供了更高的算力，有助于創建基于 Alveo 加速器的密集集群。它專為需要性能擴展的高密度流式數據、高 I/O 數學和大型計算問題而開發，例如大數據分析和 AI 應用。
通過利用 RoCE v2 和數據中心橋接技術，再結合 200 Gbps 帶寬，這款 API-driven 的集群解決方案使 Alveo 網絡可在性能和時延方面媲美 InfiniBand 網絡，且無需對廠商加鎖。MPI （信息傳遞接口）集成功能使 HPC 開發人員能以賽靈思 Vitis? 統一軟件平臺.擴展 Alveo 數據流水線。利用現有開放標準和框架，現在能跨數百張 Alveo 卡上進行性能擴展，無需考慮服務器平臺和網絡基礎架構，同時還能共享工作負載和存儲器。
借助面向應用和集群的高層次編程，軟件開發者和數據科學家能夠運用 Vitis 平臺，解鎖 Alveo 和自適應計算的優勢。賽靈思大力投入于 Vitis 開發平臺和工具流程，旨在令不具備硬件專業知識的軟件開發者和數據科學家，也能更容易地使用自適應計算。Vitis 平臺支持 Pytorch 和 Tensorflow 等主流 AI 框架，還支持 C、C++ 和 Python 等高層次編程語言，使開發者能利用特定 API 和庫來構建領域解決方案，或者使用賽靈思軟件開發套件，從而在現有數據中心內輕松加速關鍵 HPC 工作負載。
CSIRO 是澳大利亞的國立研究機構，擁有全球最大的射電天文望遠鏡天線陣列。CSIRO 現正使用 Alveo U55C 卡，用于其平方公里陣列（ Square Kilometer Array ）射電望遠鏡的信號處理。將 Alveo 卡部署為配備 HBM 的網絡附加加速器，能夠在整個 HPC 信號處理集群中實現大規模吞吐量。基于 Alveo 加速器的集群使 CSIRO 能夠處理海量計算任務，從 13.1 萬根天線中實時聚合、過濾、準備和處理數據。420 張 Alveo U55C 卡通過支持 P4 語言的 100Gbs 交換機實現完全聯網，在整個信號處理集群中提供了 460GBs 的 HBM2 帶寬。Alveo U55C 集群的處理性能可達 15Tb/s 的總吞吐量，功耗更低且更具成本效益，顯著節省了成本。CSIRO 現正完成一項 Alveo 參考設計，以助力其他射電天文學或相鄰產業獲得同樣的成功。
Ansys LS-DYNA 碰撞仿真軟件幾乎用于全球所有的汽車公司。安全性和結構系統的設計往往取決于模型性能，因其能以計算機輔助設計有限元方法（ FEM ）仿真來降低物理碰撞測試的成本。FEM 求解器是驅動具備數億個自由度仿真的主要算法，而這些龐大的算法可以細分為更基本的求解器，如 PCG、稀疏矩陣、ICCG。與 x86 CPU 相比，利用超并行數據流水線在大量 Alveo 卡上進行性能擴展，LS-DYNA 能夠實現超過 5 倍的性能加速。這能在一個 Alveo 流水線中提高單位時鐘周期的工作效率，令 LS-DYNA 客戶受益于突破性的仿真時間。
Ansys 戰略合作伙伴總監 Wim Slagter 表示：“秉持不懈創新的精神，我們很高興與賽靈思展開合作，在我們的 LS-DYNA 仿真應用中大幅加速有限元求解器，表征隱式有限元方法 90% 的負載特性。我們期待在賽靈思加速的助力下，實現支持創新者設計未來的使命。”
TigerGraph 是一家領先的圖分析平臺提供商，正使用多張 Alveo U55C 卡為兩種最高效算法進行集群與加速，以驅動基于圖的推薦和集群引擎。對于數據科學家而言，圖數據庫可謂一種顛覆性平臺。圖從信息孤島中采集數據并重點關注數據間的關系。圖領域的下一個前沿是實時查找答案。Alveo U55C 將推薦引擎的查詢和預測時間從數分鐘縮短至數毫秒。與基于 CPU 的集群相比，使用多張 U55C 卡擴展分析所提供的出色計算能力和存儲器帶寬，可將圖查詢速度提升高達 45 倍。質量評分也提升高達 35%，從而顯著提升置信度，將誤報幾率降至低個位數。
Alveo U55C 卡目前可通過 China.xilinx.com 和賽靈思授權分銷商購買。該產品還可通過基于公有云的 FaaS（ FPGA-as-a-Service，FPGA 即服務 ）供應商進行簡便評估，也可以通過選定的托管數據中心進行專屬預覽。集群解決方案現已提供專屬預覽，預計將于明年第二季度全面問世。
賽靈思將于本周舉辦的全球超級計算大會（ SC21 ）上展示 Alveo U55C 加速器卡及合作伙伴解決方案。歡迎注冊 SC21，訪問賽靈思虛擬展臺。
