Современная электроника №4/2023

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 37 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 4 / 2023 роли в этих распределённых центрах обработки данных , если вообще будут . Стандарт ANSI/TIA-942, созданный в 2005 году Американским националь - ным институтом стандартов (ANSI) и Ассоциацией телекоммуникационных компаний (TIA), содержит рекоменда - ции по размещению , архитектуре , без - опасности и телекоммуникационным требованиям новых центров обработ - ки данных . Центры обработки данных , поддерживающие транспортные сред - ства завтрашнего дня , будут предъяв - лять повышенные требования по мно - гим из тех же параметров . Они должны поддерживать архитектуры высокой плотности , обеспечивающие повыше - ние скорости обработки и производи - тельности , снижение нагрева и низкие требования к свободному пространству . Ускорение динамических рабочих нагрузок Независимо от того , насколько измени - лась топология мировых центров обра - ботки данных , сегодняшние группы центров обработки данных уже борются с растущей нагрузкой и потребностью в большей скорости из - за систем IoT и ADAS, которые уже передают данные в облако . Линейка ускорителей Xilinx Alveo – одно из известных решений для ускоре - ния центров обработки данных ( рис . 4). Являясь первым в отрасли комплекс - ным сетевым адаптером SmartNIC, предлагающим совмещение функций сети , хранения и ускорения вычис - лений на единой платформе , Alveo удовлетворяет постоянно меняющи - еся потребности масштабирования облачных центров обработки данных для поддержки интенсивных рабочих нагрузок , создаваемых беспилотника - ми , таких как предварительное ускоре - ние и разгрузка вычислений ядра ЦП . Эти модульные ускорители уже исполь - зуются в качестве вычислительных механизмов обработки данных в тра - диционных центрах обработки данных , обеспечивая значительное увеличение скорости обработки данных по сравне - нию с традиционными ЦП , особенно для машинного обучения , транскоди - рования видео , поиска в базе данных и аналитических функций . Унифициро - ванная программная платформа Xilinx Vitis также упрощает сквозное ускоре - ние динамических рабочих нагрузок благодаря интегрированной среде раз - работки для программирования , про - филирования и отладки ускоренных приложений с мощными предметно - ориентированными библиотеками . В отличие от вычислительных машин с фиксированными функциями , модуль - ные ускорители легко адаптируются к меняющимся условиям эксплуатации и требованиям , как это обычно бывает с транспортными средствами ADAS. Они позволяют операторам центров обработки данных вносить программ - ные и операционные изменения , невоз - можные для других механизмов обра - ботки интегральных схем ( ИС ), включая ASIC и даже графические процессоры . Ускорители Alveo основаны на 16- нм кремниевой ИС Zynq UltraScale+ компа - нии Xilinx. Alveo U25, Alveo U50, Alveo U200, Alveo U250 и Alveo U280 представ - ляют собой интегрированные програм - мируемые ПЛИС , совместимые со всеми стандартами Ethernet и сертифициро - ванные в соответствии с требованиями к оборудованию FCC, UL, CE и RoHS. Поставляемые с инструментом разра - ботки приложений , ускорители обеспе - чивают прямой доступ к облаку , чтобы упростить разработку новых алгоритмов ADAS, значительно увеличить пропуск - ную способность машинного обучения в реальном времени и ускорить обработ - ку данных камер автомобиля . Большой портфель решений Alveo также отвечает растущим потребно - стям в ускорении в современных цен - трах обработки данных . Например , Alveo U25 повышает скорость работы облач - ных приложений благодаря возмож - ностям обхода ядра с малой задерж - кой . Данные высоко синхронизируются с помощью встроенного тактового гене - ратора Stratum 3. Alveo U25 оснащён 6 Гбайт оперативной памяти DDR4 и имеет размеры всего 6,60 × 2,54 дюйма (167,65 × 64,4 мм ). Когда скорость сети важна , но энергопотребление вызывает беспокойство , Alveo U50, совместимый с PCIe Gen4 и оснащённый сетевым интер - фейсом 100-GbE с 8 Гбайт памяти HBM2, пропускной способностью 316 Гбит / с HBM2 и 872 000 таблиц поиска (LUT), может потреблять не более 75 Вт . Когда требуется больше внутренней памяти , подойдут Alveo U200 и U250, которые могут похвастаться пропуск - ной способностью памяти в 77 Гбайт / с и ёмкостью 64 Гбайт для обработки боль - ших объёмов данных , генерируемых камерами автомобиля ADAS, LiDAR и радарными системами . Alveo U200 име - ет пропускную способность внутренней памяти SRAM 31 Тбайт / с с 892 000 LUT, в то время как плата - ускоритель Alveo U250 имеет внутреннюю пропуск - ную способность SRAM 38 Тбайт / с с 1 341 000 LUT для большого количества оцифрованных изображений камеры . Для разработчиков центров обработ - ки данных , которым нужны высокоско - ростные решения под ресурсоёмкие приложения , Alveo U280 предлагает 8 Гбайт памяти HBM2 с пропускной спо - собностью 460 Гбайт / с , ёмкость 32 Гбайт с пропускной способностью 38 Гбайт / с и два PCIe Gen4 x8 интерфейса для рас - ширенных межсерверных соединений . Готовимся к очередному скачку По мере развития беспилотных техно - логий и перехода к более высоким уров - ням автономного вождения по стандар - ту SAE всё больше центров обработки данных будет проектироваться для удов - летворения самых разных потребностей . Будучи разработанными для поддерж - ки достижений в области машинного обучения , автономных транспортных средств и Интернета вещей в целом , они будут обладать ёмкостью хранения и вычислительной мощностью , превос - ходящими сегодняшние требования . Большая часть этой мощности и про - пускной способности будет сосредоточена в вычислительных ресурсах сети , развёр - нутой повсюду , от густонаселённых райо - нов до окраин , для получения и обработки данных отмиллионов подключённых авто - мобилей . Это – в сочетании с полнымнабо - роминтеллектуальных сенсорных системи сквознымадаптивнымускорениемвычис - лений – может заставить нас перейтик бес - пилотному будущему раньше , чеммыожи - дали . Рис . 4. Ускорители Xilinx Alveo Data Center представляют собой компактные сетевые адаптеры SmartNIC, которые ускоряют динамические рабочие нагрузки , адаптируясь к постоянной оптимизации алгоритмов быстрее , чем акселераторы с фиксированными функциями