No início de outubro, a Xilinx
lançou o novo chip Versal, construído em matrizes de portas programáveis (
FPGAs ). A lógica da operação desse dispositivo pode ser modificada a qualquer momento durante o uso. Espera-se que o chip acelere o trabalho dos sistemas de IA e encontre aplicação nas redes 5G. O lançamento do processador está programado para o final de 2019.
Em seguida, falamos sobre o dispositivo e como ele ajudará as redes da próxima geração.
/ Flickr / mike mozart / ccProblema de rede 5G
A tecnologia 5G usa altas frequências - 28 GHz e mais - para que o sinal seja mal transmitido por longas distâncias. A vantagem de sua expansão é fortemente prejudicada pelas paredes das casas. Em uma cidade, isso pode levar a uma diminuição na qualidade da conexão.
Especialistas
dizem que isso se tornará um obstáculo ao trabalho de um grande número de dispositivos de IoT, um aumento ativo no número
previsto para 2020 (justamente quando redes 5G de pleno direito serão implantadas).
Os dispositivos conectados, como carros ou aparelhos médicos vestíveis, devem se comunicar em tempo real. A instabilidade da conexão pode impedi-los de avaliar adequadamente a situação ao seu redor ou transmitir dados vitais (por exemplo, sobre o estado da saúde humana) para os servidores da organização atendente. As empresas planejam resolver esse problema organizando sistemas especiais de antenas distribuídas, no entanto, surgem dificuldades com isso.
Por exemplo, agora em Nova York, mais de mil estações base estão instaladas. Para cobrir toda a cidade com uma rede 5G,
será necessário instalar mais meio milhão . O custo do projeto será muito maior do que no caso dos "padrões G" anteriores.
Como o Versal ajuda a resolver esses problemas
O dispositivo Xilinx ajudará a resolver os problemas com a estabilidade da conexão à Internet usando sistemas de IA, com os quais é "sintonizado" para funcionar. O chip Versal processará algoritmos de aprendizado de máquina em redes 5G que otimizam os padrões de
radiação das antenas móveis. Isso evitará setores cegos e escolherá o modo apropriado de transmissão de dados.
Os sistemas de IA também aprimoram os algoritmos de
transferência , responsáveis pela transferência de sessões de uma estação para outra. Além disso, as redes se auto-reparam e se adaptam, redirecionando automaticamente os dados se algum nó falhar. Portanto, os usuários do 5G poderão se mover livremente em um prédio ou cidade sem falha de conexão.
A Xilinx já tem clientes para chips de IA para 5G. Os processadores Versal serão usados para redes nos Jogos Olímpicos de 2020.
Recursos da arquitetura de chips
A Xilinx introduziu o conceito Versal em outubro. O novo microcircuito é
heterogêneo , ou seja, usa várias unidades de computação ao mesmo tempo. Essas unidades podem ser processadores, coprocessadores, circuitos integrados ASIC e FPGA.
O novo chip Xilinx é baseado em uma versão aprimorada do FPGA - a arquitetura Adaptive Computer Accelerator Platform (ACAP). Ele consiste em quatro componentes básicos: um mecanismo
escalar , um mecanismo adaptativo, aceleradores de
vetor (mecanismo "inteligente") e uma rede em um chip (NoC - Network-on-Chip) para conectar elementos do sistema.
O mecanismo escalar é representado pelos processadores ARM Cortex-A72 e Cortex-R5 de núcleo duplo. A lógica programável é construída sobre
elementos lógicos configuráveis com
tabelas de pesquisa ,
gatilhos , memória e blocos especiais para vincular componentes. Tudo isso permite que você construa uma
hierarquia de memória , aprimorada para uma tarefa computacional específica.
O mecanismo "inteligente" é baseado na
arquitetura VLIW , necessária para a execução paralela de várias operações em uma instrução. O princípio dos cálculos do
SIMD também é aplicado. Essa estrutura ajuda a resolver problemas de MO e processar sinais 5 a 10 vezes mais rápido que os sistemas clássicos. Quanto ao NoC, sua largura de banda declarada é de 1 Tbps.
O diagrama da arquitetura ACAP se parece com isso.
A família de chips Versal será produzida na TSMC usando uma tecnologia de processo de
7 nm . Outros recursos arquitetônicos podem ser encontrados nos documentos oficiais em PDF -
visão geral da arquitetura o mais rápido possível e
revisão dos chips Versal .
O sistema está programado em C, C ++ e Python. Segundo os desenvolvedores, eles optaram por esses PLs, pois, de acordo
com o TIOBE , C, C ++ e Python, eles são os mais populares depois do Java.
Além disso, esses idiomas se complementam. C e C ++ são compilados, o que significa que o código pode ser executado no bare metal (em particular, no FPGA). O Python é melhor do que qualquer outro para analisar dados e trabalhar com sistemas de IA. Outras razões para a escolha do Xilinx estão em um estudo separado sobre o tópico (
PDF ).
Soluções semelhantes
Os chips baseados em FPGA também estão sendo desenvolvidos por outras empresas, como a Intel. Entre os produtos mais recentes da empresa, o
dispositivo híbrido Arria pode ser diferenciado. O desenvolvimento é uma plataforma de dois chips: Xeon E5-2600 v4 e
Altera Arria 10 .
Segundo a Intel, o dispositivo é adequado para servidores, centros de dados e serviços em nuvem, onde a carga geralmente aumenta espasmodicamente. Um processador no FPGA ajudará a processar dados em paralelo, o que aumentará o desempenho geral do sistema. A Fujitsu, por exemplo,
planeja fornecer à sua linha de servidores Primergy esse chip até o final do ano.
Outros participantes do mercado - AMD, ARM, Qualcomm, Samsung e outros - criaram a organização sem fins lucrativos
HSA Foundation em 2012. Os cálculos heterogêneos são popularizados lá: eles desenvolvem padrões da indústria, ajudam os desenvolvedores a entrar no mercado e patrocinam programas educacionais.
A Xilinx
acredita que, com o desenvolvimento de sistemas de IA e a expansão de redes 5G, a demanda por plataformas FPGA aumentará. Victor Peng, CEO da Xilinx,
observa que o único obstáculo à produção em massa de chips é a competição entre a CPU e a GPU, o que impede que as soluções FPGA “capturem” o mercado. Mas, provavelmente, um salto na demanda (se acontecer) não deve ser esperado
antes de 2020 .
PS Materiais adicionais do blog corporativo da VAS Experts:
PPS Alguns artigos recentes do nosso blog em Habré: