Xilinx的数据中心定制FPGA是“生来就适合运行的”

上周Xilinx宣布超级cale家族的最新成员， Virtex UltraScale+VU23P。是什么让这个新的FPGA独特?它的特性是如何解决日益增长的网络存储和高带宽需求问题的?

处理器速度与带宽

的增加了数据中心的负担，特别是在COVID-19期间越来越多的员工在家工作的情况下，向工程师提出了一个新的挑战:处理器速度与带宽。摩尔定律认为，硅器件的处理能力每两年翻一番。然而，由于互联网服务的需求不断增长，网络端口的速度呈指数级增长，人们担心服务器处理器和当前的硅技术将很快变得不足。

Xilinx表示，端口速度超过了摩尔定律。图片由赛灵思公司

这对于服务器设计来说也是个问题，因为端口速度的指数级增长将需要频繁地升级或替换服务器，以便它们能够处理这种增长。想象一下，有这样一个服务器，它的核心硬件是可配置的，可以帮助从主CPU中卸载任务，同时提供高速带宽功能。Xilinx声称，这些双重功能是其最新的UltraScale+设备的灵感来源。

Xilinx Virtex UltraScale+ VU23P的亮点

为了帮助满足互联网服务的指数级需求，Xilinx创建了一种专门为服务器和数据中心设计的FPGA。最新的设备叫做Virtex UltraScale + VU23P，是一种可适应网络和存储的FPGA，在Virtex组合中具有最高的lut和块RAM与DSP的比例。

Xilinx表示，FPGA允许最大限度地提高每个端口的数据包处理吞吐量，同时还允许在固定功率范围内调整带宽。

VU23P。图片由赛灵思公司

FPGA,其目的是为了从SDN分担工作和NFV智能网络接口卡(SmartNIC)可用于应用程序要求200 Gbps的速度,同时整合与KR4-FEC 100 g以太网MAC, 34个收发器操作32.75 Gbps,集成块作为PCIe创4最大化带宽和低延迟。

Virtex UltraScale+ VU23P的物理尺寸为35mm × 35mm，这使得它成为高密度服务器环境的有用选择，同时还提供了支持一系列标准服务器形式因素的灵活性。

FPGA如何吸引设计师?

这些主要特性概述了VU23P的功能产品简介详细说明了工程师最感兴趣的是什么。FPGA基于16nm FinFET+技术，集成了与其他20nm UltraScale FPGA器件相同的可扩展技术，使得迁移更容易。

VU23P支持28G和58G背板，同时提供32.75G和58G芯片对芯片以及芯片对光学。集成的100G以太网每个端口通常节省60K-100K系统逻辑单元，为其他任务释放资源，与软件实现相比，还节省高达90%的电力。

FPGA家族的一些柱状资源。图片由赛灵思公司

PCIe Gen4 x8和PCIe Gen3 x16允许高达16GB/s带宽，同时使用扩展虚拟化可以帮助数据中心应用程序。片上深度缓冲为FIFO提供了79 Mb块RAM，同时支持DDR4，速度高达2666 Mbps。

先进的时钟路由技术有助于降低在高性能网络中使用的时钟偏差，而clb的有效使用有助于减少互连延迟。

定制越多，应用程序就越多

VU23P主要针对与服务器相关的应用程序，包括完全OVS卸载、网络安全加速、SmartNIC、NVMe-oF加速、闪存控制器、前端网关加速和PON访问。

FPGA可以为任何应用程序定制编程，这是目前的网络解决方案所缺乏的。VU23P有可能改变游戏规则的一个很好的例子就是视频流媒体行业。随着显示器分辨率的提高，4K成为标准，对高质量视频的需求也在增加。

提高视频的质量会增加它的存储容量。如果一个视频没有缓冲，那么更大的视频需要更高的带宽。另外，视频需要在世界各地存储多个副本，以减少延迟和下载时间。因此，需要一种能够访问驱动器上的数据，同时最小化磁盘上文件大小的解决方案。

在这种情况下，VU23P不仅有助于加速数据压缩和解压缩(以减少网络存储上的大小)，而且可以高速流化内容，释放服务器CPU资源。

网络系统的光明前景

VU23P是一种可定制和可重新编程的FPGA，同时提供专门针对网络的硬件功能。Xilinx声称，这种新设备将让工程师们“奔跑”以击败竞争对手。虽然VU23P本身可能并不具有开创性，但它可能会影响网络系统的设计方式。

用可定制的系统取代硅硬体和软体实现的概念可能是未来的发展方向，因为它可以随着时间的推移进行调整、改进和扩展。

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如果您与网络系统一起工作，您对fpga最大的挑战是什么?请在下面的评论中分享你的经验。