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  • 关于边缘计算的一些硬件

    ProgrammerHe2021 2021-11-08 20:13:05

    我们继续分享这本书的内容

    概述

    随着云游戏、VR/AR与自动驾驶等应用的兴起,以及物联网、5G、人工智能的爆炸式增长,应用场景越来越多样化,进而带来数据的多样性(如语音、文本、图片、视频等)及用户对应用体验要求的不断提高,这些都需要一个算力强劲、面向应用优化、弹性可扩展的异构计算平台。例如,计算密集型应用需要计算平台高速执行逻辑复杂的任务,数据密集型应用则需要高效、并发地完成海量数据的处理,而面向人工智能的应用则需要实时处理非结构化数据,这就使计算架构多样化成为迫切需求。除了需要不同能力的CPU来满足不同场景的算力需求,还需要GPU、NPU、FPGA、智能网卡、压缩和加解密等设备和技术来加速特定领域的算法和专用计算。此外,在各类边缘计算场景中,不同的计算任务对硬件资源的需求是不同的,从计算模式、并发处理的数据量、处理的数据类型等多方面考虑,仍然需要多种计算架构和加速设备的硬件支持。

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    FPGA

    系统设计师可以根据需要,通过可编辑的连接,把FPGA内部的逻辑块连接起来。这就好像一个电路试验板被放在了一个芯片里。一个出厂后的成品FPGA的逻辑块和连接可以按照设计者的需要而改变,所以FPGA可以完成所需要的逻辑功能。

    FPGA一般来说比特殊应用集成电路(ASIC)的速度要慢,无法完成更复杂的设计,并且会消耗更多的电能。但是,FPGA具有很多优点,比如可以快速成品,而且其内部逻辑可以被设计者反复修改,从而改正程序中的错误,此外,使用FPGA进行调试的成本较低。厂商也可能会提供便宜、但是编辑能力有限的FPGA产品。因为这些芯片有的可编辑能力较差,所以这些设计的开发是在普通的FPGA上完成的,然后将设计转移到一个类似于专用集成电路的芯片上。在一些技术更新比较快的行业,FPGA几乎是电子系统中的必要部件,因为在大批量供货前,必须迅速抢占市场,这时FPGA方便灵活的优势就显得很重要。

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    英特尔? Movidius? Myriad? X 视觉处理单元

    英特尔? Movidius? Myriad? X 视觉处理器为计算机视觉和深度神经网络推理应用提供出色性能。作为以超低功耗著称的 Movidius 视觉处理器家族的一员,英特尔? Movidius? X 视觉处理器可以提供每秒超过 4 万亿次运算 (TOPS) 的总体性能。2凭借新的性能增强技术,英特尔? Movidius? X 视觉处理器成为了一种高能效解决方案,可将先进的视觉和人工智能应用引入无人机、智能相机、智能家居、安全、VR/AR 头戴式耳机和 360 相机等设备。

    英特尔? Movidius? Myriad? X 视觉处理器附带了一个丰富的 SDK,其中包含所有软件开发框架、工具、驱动程序和库,用于在英特尔? Movidius? Myriad? X 视觉处理器上实现自定义成像、视觉和深度学习应用。该 SDK 还包括一个专用的 FLIC 框架,该框架具有用于开发包括图像处理、计算机视觉和深度学习在内的应用程序管道的插件方法。这个框架会帮助开发人员专注于处理,将数据流优化留给工具去完成。对于深度神经网络开发,SDK 包含一个神经网络编译器,有了它,开发人员可以用一种自动转换和优化工具从通用框架(例如 Caffe 和 TensorFlow)快速移植神经网络,这种工具可以在保持网络模型准确性的同时使性能最大化。

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    QAT

    QAT(Intel QuickAssist Technology)是Intel针对网络安全和数据存储推出的一个硬件加速技术。QAT专注于数据安全和压缩加速,能够助力数据中心的性能提升。在网络安全应用方面,QAT支持对称数据加密(如AES)、非对称公钥加密(如RSA、椭圆曲线等)和数据完整性(SHA1/2/3等),加速数据的加解密和数字签名等操作。在数据压缩方面,QAT能够加速DEFLATE数据的压缩和解压缩。通过将数据安全和压缩等大计算量的任务卸载到QAT芯片上执行,可以有效降低服务器CPU的负载并提高整体的平台性能。例如,在处理海量数据时,QAT在不增加CPU开销的前提下,通过压缩来减少需要传输和存盘的数据量,从而减少了网络带宽和磁盘读写的开销,最终提高了整体的系统性能。目前QAT有独立的PCIe加速卡、SOC、主板芯片3种部署方式。QAT已经和Nginx、Openssl、Hadoop、zlib等多种开源和商业软件整合,形成了软硬件一体的生态环境,可以为客户提供高性能及高性价比的加解密、压缩、解压等解决方案。QAT支持Linux、Windows和VMWare ESXi等平台,这里以Linux为例描述一下QAT的软件架构,其他平台在核心模块上的架构与之类似,只是和操作系统适配部分的模块有所不同。

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    2021-11-08 20:13
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