في أوائل أكتوبر ،
قدمت Xilinx رقاقة Versal الجديدة ، المبنية على صفائف بوابة قابلة للبرمجة (
FPGAs ). يمكن تعديل منطق تشغيل هذا الجهاز في أي وقت أثناء الاستخدام. من المتوقع أن تسرع الشريحة من عمل أنظمة الذكاء الاصطناعي وتجد التطبيق في شبكات 5G. ومن المقرر إطلاق المعالج في نهاية عام 2019.
بعد ذلك ، نتحدث عن الجهاز وكيف سيساعد شبكات الجيل التالي.
/ Flickr / mike mozart / ccمشكلة شبكة 5G
تستخدم تقنية 5G ترددات عالية - 28 غيغاهرتز وأعلى - لذلك يتم نقل الإشارة بشكل سيئ عبر مسافات طويلة. وتعيق جدران المنازل زيادة انتشارها. في المدينة ، يمكن أن يؤدي هذا إلى انخفاض جودة الاتصال.
يقول الخبراء أن هذا سيصبح عقبة أمام عمل عدد كبير من أجهزة إنترنت الأشياء ، وهي زيادة نشطة في العدد
المتوقع من عام 2020 (فقط عندما يتم نشر شبكات 5G كاملة).
يجب أن تتواصل الأجهزة المتصلة ، مثل السيارات أو الأدوات الطبية القابلة للارتداء ، في الوقت الفعلي. يمكن أن يؤدي عدم استقرار الاتصال إلى منعهم من إجراء تقييم كافٍ للموقف من حولهم أو نقل البيانات الحيوية (على سبيل المثال ، حول حالة صحة الإنسان) إلى خوادم المنظمة التي تقدم الخدمة. تخطط الشركات لحل هذه المشكلة من خلال ترتيب أنظمة هوائيات موزعة خاصة ، ومع ذلك ، تنشأ صعوبات مع ذلك.
على سبيل المثال ، الآن في نيويورك تم تثبيت أكثر من ألف محطة أساسية. لتغطية المدينة بأكملها بشبكة 5G ،
سيكون من الضروري تثبيت نصف مليون أخرى . وستكون تكلفة المشروع أعلى بكثير مما كانت عليه في حالة "معايير G" السابقة.
كيف يساعد Versal في حل هذه المشاكل
سيساعد جهاز Xilinx على حل المشاكل المتعلقة باستقرار اتصال الإنترنت باستخدام أنظمة الذكاء الاصطناعي ، والتي يتم "ضبطها" للعمل معها. ستقوم رقاقة Versal بمعالجة خوارزميات التعلم الآلي في شبكات 5G التي تعمل على تحسين أنماط
إشعاع الهوائيات المتنقلة. سيؤدي ذلك إلى تجنب القطاعات العمياء واختيار الوضع المناسب لنقل البيانات.
ستعمل أنظمة الذكاء الاصطناعي أيضًا على تحسين خوارزميات
التسليم ، وهي المسؤولة عن نقل الجلسات من محطة إلى أخرى. أيضًا ، ستقوم الشبكات بالإصلاح الذاتي والتكيف ، وإعادة توجيه البيانات تلقائيًا في حالة فشل أي عقدة. لذلك ، سيتمكن مستخدمو 5G من التنقل بحرية حول مبنى أو مدينة دون انقطاع الاتصال.
Xilinx لديها بالفعل عملاء لشرائح AI لـ 5G. سيتم استخدام معالجات Versal للتواصل في أولمبياد 2020.
ملامح هندسة الرقائق
قدمت Xilinx مفهوم Versal في أكتوبر. إن الدائرة المصغرة الجديدة غير
متجانسة ، أي أنها تستخدم العديد من وحدات الحوسبة دفعة واحدة. يمكن أن تكون هذه الوحدات معالجات ومعالجات مشتركة ودوائر متكاملة ASIC و FPGA.
تعتمد رقاقة Xilinx الجديدة على نسخة محسنة من FPGA - بنية النظام الأساسي لمنهج تسريع الكمبيوتر (ACAP). وتتكون من أربعة مكونات أساسية: محرك
عددي ، ومحرك متكيف ، ومسرعات
ناقل (محرك "ذكي") ، وشبكة على رقاقة (NoC - Network-on-Chip) لتوصيل عناصر النظام.
يتم تمثيل المحرك القياسي بواسطة معالجات ARM Cortex-A72 و Cortex-R5 ثنائية النواة. يعتمد المنطق القابل للبرمجة على
عناصر المنطق القابلة للتكوين مع
جداول البحث والمشغلات والذاكرة والكتل الخاصة لربط المكونات. كل هذا يسمح لك ببناء
تسلسل هرمي للذاكرة ، شحذ لمهمة حسابية محددة.
يعتمد المحرك "الذكي" على
بنية VLIW ، اللازمة للتنفيذ المتوازي للعديد من العمليات في تعليمات واحدة. يتم تطبيق مبدأ حسابات
SIMD أيضًا. يساعد مثل هذا الهيكل على حل مشاكل MO ومعالجة الإشارات بشكل أسرع 5-10 مرات من الأنظمة الكلاسيكية. أما بالنسبة لـ NoC ، فإن عرض النطاق الترددي المعلن هو 1 Tbps.
مخطط مخطط ACAP يبدو هكذا.
سيتم إنتاج عائلة Versal من الرقائق في TSMC باستخدام تقنية معالجة
7 نانومتر . يمكن العثور على ميزات معمارية أخرى في وثائق PDF الرسمية -
نظرة عامة على هندسة ASAP ومراجعة رقاقة Versal .
تمت برمجة النظام في C و C ++ و Python. وفقًا للمطورين ، اختاروا هذه PLS ، نظرًا لأن
TIOBE و C و C ++ و Python هم الأكثر شعبية بعد Java.
بالإضافة إلى ذلك ، تكمل هذه اللغات بعضها البعض. يتم تجميع C و C ++ ، مما يعني أنه يمكن تشغيل الرمز على المعدن العاري (على وجه الخصوص ، على FPGA). Python أفضل من أي شخص آخر لتحليل البيانات والعمل مع أنظمة الذكاء الاصطناعي. توجد أسباب أخرى لاختيار Xilinx في دراسة منفصلة حول الموضوع (
PDF ).
حلول مماثلة
كما تقوم شركات أخرى ، مثل Intel بتطوير شرائح تعتمد على FPGA. من بين أحدث منتجات الشركة ، يمكن تمييز
جهاز Arria الهجين . التطوير عبارة عن منصة مكونة من شريحتين: Xeon E5-2600 v4 و
Altera Arria
10 .
وفقًا لشركة Intel ، فإن الجهاز مناسب للخوادم ومراكز البيانات والخدمات السحابية ، حيث غالبًا ما يزداد الحمل تشنجيًا. سيساعد المعالج الموجود على FPGA في معالجة البيانات بالتوازي ، مما سيزيد من أداء النظام بشكل عام.
تخطط فوجيتسو ، على سبيل المثال ، لتزويد خط خادم Primergy الخاص بها بهذه الشريحة بحلول نهاية العام.
قام لاعبون آخرون في السوق - AMD و ARM و Qualcomm و Samsung وغيرها - بإنشاء
مؤسسة HSA غير الربحية في عام 2012. يتم تعميم الحسابات غير المتجانسة هناك: فهي تطور معايير الصناعة ، وتساعد المطورين على دخول السوق وترعى البرامج التعليمية.
يعتقد Xilinx أنه مع تطوير أنظمة الذكاء الاصطناعي وانتشار شبكات 5G ، سيزداد الطلب على منصات FPGA.
يشير الرئيس التنفيذي لشركة Xilinx Victor Peng
إلى أن العقبة الوحيدة أمام الإنتاج الضخم للرقائق هي المنافسة من وحدة المعالجة المركزية ووحدة معالجة الرسومات ، مما يمنع حلول FPGA من "الاستيلاء" على السوق. ولكن ، على الأرجح ، لا ينبغي توقع قفزة في الطلب (إذا حدث ذلك)
قبل عام 2020 .
PS مواد إضافية من مدونة الشركات VAS Experts:
PPS زوجان من المقالات الجديدة من مدونتنا على حبري: