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FPGA弹性与效率兼具 Xilinx大幅优化AI效能

2021/04/22 - DIGITIMES企划

在AI架构中,处理器扮演了关键角色,目前市场上的处理器类型众多,要针对不同应用选择合适的处理器有一定难度,安富利应用工程经理林明宪在「AI运算升温 FPGA满足分众市场需求」演讲中即表示,FPGA的效能与其可程序特色带来的弹性,将可满足不同应用场景的AI需求。

AI进展加速,市场主流的演算法每隔一段时间就会调整改变,要完全符合其需求,林明宪指出,DSA(Domain Specific Archeteture;专用领域架构)会是最佳选择,FPGA即是DSA架构。他进一步点出,现在常用的CPU或GPU都属于通用型处理器,无法满足特定演算法的需求,因此效能无法完全发挥,之前安富利曾参加专为AI效能评分的公正单位MLPerf,在评比结果显示,Xilinx的FPGA可发挥100%完整效能,其他的CPU与GPU的效能则仅有40%,主因即是这两类处理器的架构,无法完全贴合演算法需求,至于专为特定需求开发的ASIC,也需1~2年的设计与制造时间,产品问世时演算法早已更迭,因此运作时效能仍会打折扣。

FPGA的好处除了效能远比CPU、GPU更高,其可程序架构更具备弹性化特色,工程师可视自身需求,随时做出最佳化设计。过去几年就有系统厂商将Xilinx的FPGA应用于多种领域,例如在影音串流系统中,业者透过导入FPGA的平台,将低分辨率画面转化为高解析影像,此作法过去需要4~5张GPU卡,使用FPGA后,则仅需一张GPU卡,降低建置成本与功耗需求。

除了影音串流外,汽车大厂Mercedes-Benz(奔驰)也导入Xilinx的FPGA,驾驶可利用手势控制车内的各种功能,此一OMS(Occupancy Monitoring System;驾驶舱人车智能交互应用)目前已被各欧洲大厂应用于旗下车款,用以强化车内的安全等级。

除了上述应用外,Xilinx的FPGA还有多起AI成功案例,而该公司的产品应用之所以可快速拓展,林明宪表示,除了稳定品质与强大效能外,Xilinx针对工程师需求,推出的Vitis软件开发环境也是助力。他指出Vitis是一套完整开发平台,内部有各种软件元件,从底层的DSA到上层的韧体一应俱全。

他进一步介绍Vitis,除了FPGA外,该平台也提供了Xilinx Runtime、编辑器、分析器...等各种核心开发套件与Vitis加速函式库。林明宪特别介绍,Xilinx提供超过400种加速函式库,是Xilinx依据长期深耕各领域市场所累积的专业经验建置而成,工程师可借此缩短开发时程,加速产品上市时间。

Vitis提供了最全面的开发环境,工程师可透过此平台的各种工具,快速找出AI架构的瓶颈,优化产品架构。林明宪最后指出,在智能化趋势下,AI的普及速度加快,各领域业者纷纷投入,其发展速度越来越快,FPGA的高效能与高弹性特色,可实时因应演算法变化,让处理效能最佳化,Vitis将可协助工程师在短时间内完成FPGA开发,打造出最适化AI架构。


图说:新加坡商安富利台湾分公司应用工程经理林明宪。