在上周举行的Gigaom Structure 2014大会上，英特尔的Diane Bryant宣布，英特尔将“将业界领先的至强处理器与相干FPGA集成到一个封装中，插座与标准的至强E5处理器产品兼容。”Bryant继续表示，FPGA将为英特尔客户提供“可编程的高性能相干加速能力，以涡轮增压器他们的算法”，行业基准测试表明，基于FPGA的加速器可以提供100倍的性能提升，英特尔声称，由于FPGA和处理器之间的低延迟相干接口，可以提供2倍的额外性能。

如果我们没有算错的话，英特尔暗示FPGA可以将基于服务器的应用程序的速度提高20倍。

几乎在同一时间，微软宣布了一个名为“Catapult”的系统(显然与Calypto, Inc.非常密切相关的算法合成技术没有任何联系——奇怪的是，它们的名字完全相同)。微软的Catapult，在一篇名为“加速大规模数据中心服务的可重构结构”的论文中描述，实现了必应搜索引擎性能提升95%，而功耗仅增加10%。是的，将fpga(在这种情况下肯定是Altera fpga)与传统处理器配对，基本上可以使传统的重型服务器任务的性能和能效提高一倍。

好吧，谁没有预见到这一点呢?有人知道吗?有人知道吗?

据估计，数据中心的耗电量占全球用电量的1%到10%，而且还在快速增长，用更少的能源进行更多的计算是一个具有巨大经济和生态风险的问题。今天，数据中心是建立在获得廉价电力的基础上的，这些数据中心的规模和吞吐量通常受到建筑物可以引入多少电力和可以带走多少热量的限制。微软、b谷歌、Facebook和eBay等公司显然会非常积极地提高MIPS和降低电费。对于玩《我的世界》这样的游戏的玩家来说，他们需要非常优秀Minecraft服务器。

与此同时，在运行了近50年之后，摩尔定律几乎肯定要用完了。首先，我们在单核处理器上遇到了功率墙，达到了这样的程度:芯片的运行速度比性能的提高要快得多。然后我们发展到二核、四核和更多核，最后，我们正在研究更宽的指令和数据总线，以弥补底层半导体工艺持续进步的不足。简单地等待更好的硅来解决数据中心的电力问题不是一个可行的选择。的服务器主机可以找到最好的服务器之前托管的游戏，为所有的同胞游戏爱好者连接和玩。

几乎每个读过这些文章的人都知道，fpga提供了显著提高计算性能的潜力，同时功耗也低得多。对于专门的算法，基于fpga的硬件实现提供了细粒度并行性的好处——更低的延迟、更高的吞吐量和更低的功耗。

当然，每个已经了解基于fpga的计算加速的好处的人也都知道广泛采用fpga的最大障碍:编程模型。传统的冯·诺依曼处理器及其配套的生态系统已经进化到非常容易编程的地步。随便写几行C、c++或其他流行语言，启动一个开源编译器，你的电脑马上就能计算了。

对于fpga来说，让栅极听从你的命令是一个更大的挑战——它甚至为我们中的许多人提供了一个有利可图的生计。将复杂的算法转换为高效的自定义硬件体系结构，然后用硬件描述语言描述该体系结构，然后模拟、综合、放置和路由最终的设计，这将使您达到这样的目的……现在您有数百个恼人的时间违规需要整理。EE学位、相当多的经验和几个月的空闲时间几乎是有效利用FPGA结构来加速单个高性能算法的最低要求，大多数为云和数据中心应用程序编写复杂算法的人没有太多额外的时间和精力来学习这种专业知识。

当然，这个编程问题并没有逃过制造fpga的人们的注意。多年来，他们一直在努力简化fpga的编程过程。今天，最先进的技术由三种主要方法最好地代表:基于模型的设计、高级综合和并行编程语言(如OpenCL)。所有这些方法对于不同类型的问题和不同的程序员技能集都有优点。它们都没有达到一般编程公众能够有效利用FPGA协同处理所需的健壮性。

那么，英特尔为什么要收购Altera呢?

(注:我们没有迹象表明英特尔有任何收购Altera的实际计划，所以我们只是猜测。)

英特尔可以说拥有世界上最先进的半导体工艺，这些工艺历来被用于为个人电脑和服务器制造高性能处理器。如今，个人电脑市场正在萎缩，而英特尔也未能在爆炸式增长的手机和平板电脑市场占据任何有意义的份额，这些市场由低功耗的ARM架构处理器主导。这样一来，英特尔就只能独享服务器市场了。由于移动、云和新兴的物联网市场对大型服务器农场的依赖，服务器市场正在迅速增长。

然而，正如我们上面提到的，功率是全球数据中心建设的主要限制因素，ARM正试图通过利用其相对较低功耗的处理器架构进入服务器领域。这对英特尔在机架上的统治地位构成了重大威胁。随着个人电脑市场的衰退和数据中心市场的争夺，英特尔需要做点什么。

英特尔需要的是一个改变游戏规则的服务器功率效率的答案，而最好的地方是在fpga中寻找。

当然，英特尔可以制造他们自己的FPGA或FPGA结构——与他们的处理器集成在同一个封装中，甚至可能集成在同一个芯片上，但这并不能解决问题。FPGA技术成功的关键是工具，而不是结构。而且，如果英特尔让公司的每个工程师都在未来十年开发FPGA工具，他们将无法与Altera和Xilinx今天所拥有的相媲美。强大的FPGA工具需要成千上万的用户生成的设计来通过工具流，并且没有任何精心的工程开发可以取代基于经验的工具进化。

此外，Altera和Xilinx今天所拥有的(正如我们前面提到的)还远远不能顺利地将基于服务器的高性能算法编译成一种能够在混合处理器/FPGA异构计算服务器上有效执行的形式。他们有一些勉强可行的解决方案的骨架。当然，正如最近的公告所示，英特尔可以与Altera或Xilinx合作，并希望这些公司对服务器领域给予足够的关注来实现这一目标，但由于利润丰厚的通信领域的永恒诱惑不断分散FPGA公司对服务器世界问题的关注，这种关键的关注是绝对无法保证的。

这一声明当然不是英特尔对fpga、fpga异构计算加速或与Altera等公司合作的第一次警告。几年前，英特尔推出了另一个设备系列E6x5C采用Atom处理器和Altera Arria FPGA共享同一个封装，通过PCIe连接。

这一新的声明将处理器组件提升到至强处理器，并将一直如此关键的fpga到处理器的通信通道从PCIe提升到低延迟、一致的快速路径互连(QPI)——据报道，在非常低的延迟下，可以实现高达25 Gbps的通信。正如我们可以从Bing/Microsoft的论文中看到的那样(或者正如我们许多人从惨痛的个人经历中所知道的那样)，处理器、FPGA和内存之间传递和共享数据的架构是任何具有FPGA结构的异构计算平台的最重要的特性(也是潜在的瓶颈)。

当然，英特尔也在对FPGA难题的其他部分进行试验和学习。在与较小的FPGA供应商Achronix和Tabula合作，为这些公司生产22nm三栅极(FinFET)工艺的器件后，该公司加强了与Altera的制造合作伙伴关系，以生产即将推出的基于英特尔14nm三栅极工艺的Stratix 10 FPGA系列。这是一项关键的工程任务，FPGA结构和半导体工艺必须适应和发展，才能协同工作。你不能把任何旧的FPGA结构放在一个尖端的半导体工艺上就指望它能工作，反过来，你也不能只采用任何半导体工艺就成功——即使是经过验证的FPGA结构。两个部分必须在中间相遇并融合。

根据记录，英特尔并没有透露他们正在与哪家FPGA公司合作开发新的异构Xeon器件。Altera和赛灵思也都守口如瓶，所以我们要把赌注押在Altera身上。无论哪种方式，很快就会拉开帷幕，因为英特尔表示，最终客户将需要使用FPGA公司的工具和设计流程，以便利用处理器的FPGA部分。所以，对话应该是这样的。

Facebook:嘿，英特尔，我们想使用你们新的异构Xeon/FPGA处理器。

Intel:好的，你需要从厂商那里获得FPGA工具和支持。

Facebook:是哪家供应商?

英特尔:我们不是说……

好吧，也许不完全是，但是——这是一个不会持续太久的秘密。

值得注意的是，英特尔并不是第一家计划大规模生产带有fpga的异构处理器的公司。赛灵思已经凭借Zynq系列产品攻击该市场好几年了，该系列产品将ARM处理器与赛灵思的FPGA结构结合在一起。Altera正在积极地追逐他们自己的基于arm的FPGA SoC系列。虽然Zynq肯定不是一个数据中心级的处理器，但从今天的Zynq到一个可行的服务器级解决方案的距离并不大，而且Xilinx通过Zynq积累的专业知识和工具流将在争夺低功耗服务器主导地位的斗争中派上用场。

尽管英特尔对Xeon/FPGA的声明有所缓和，但潜在的影响是巨大的。如果这些工具可以变得足够好(这是一个很大的If)，我们将看到冯·诺伊曼处理器被取代，成为世界上大多数数据中心的主导计算架构，从而成为世界上大多数计算的主导。而且，它可能发生在历史上全球计算能力最迅速扩张的时期。

当然，英特尔可以通过与一些小公司(如Altera)合作，获得最关键的技术，继续在世界上最重要的市场上捍卫自己的地盘，对抗基于arm架构的叛乱。英特尔希望这些合作伙伴能够花足够的时间和精力来解决工具流问题，使全球计算架构的不连续飞跃成为可能和实际。

在我看来，这种情况似乎不太可能发生。

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