現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門(mén)陣列（FPGA）賦能下一代通信和網(wǎng)絡(luò)解決方案

本文概要

了解網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施功能迅速增長(zhǎng)的一種便捷方法是回顧一下過(guò)去四十年的發(fā)展歷程（如下圖所示）。蜂窩網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的創(chuàng)新，加上新型的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和搜索技術(shù)，正在轉(zhuǎn)變行業(yè)的發(fā)展模式。創(chuàng)新的技術(shù)不僅為公司和個(gè)人提供了全新的應(yīng)用場(chǎng)景，也使他們?nèi)フJ(rèn)真思考如何利用那些原本不屬于其產(chǎn)品組合的技術(shù)。也許最能說(shuō)明問(wèn)題的變化的是新的商業(yè)模式導(dǎo)致了價(jià)值從基礎(chǔ)設(shè)施轉(zhuǎn)向了服務(wù)。

聯(lián)網(wǎng)設(shè)備正在從2G向5G演進(jìn)，以支持移動(dòng)應(yīng)用的爆發(fā)，并為不斷增長(zhǎng)的用戶群擴(kuò)展連接。一個(gè)日趨成熟的行業(yè)需要一種具有競(jìng)爭(zhēng)力的商業(yè)模式，而這種模式可以被詮釋為優(yōu)化帶寬管理。據(jù)估計(jì)，到2023年，聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的數(shù)量將超過(guò)全球人口的三倍（如圖1所示）。

圖1：網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的演進(jìn)

Voice calls： 語(yǔ)音通話

Analog： 模擬

9 years： 9年

Texting： 發(fā)送短信

10 years： 10年

Emails： 電子郵件

Low-Res Video： 低分辨率視頻

Mobile Broadband：移動(dòng)寬帶

IoT： 物聯(lián)網(wǎng)

Smart Cities： 智慧城市

Connected Car： 聯(lián)網(wǎng)汽車

Telemedicine： 遠(yuǎn)程醫(yī)療

VR/AR： 虛擬現(xiàn)實(shí)/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)

AI/ML： 人工智能/機(jī)器學(xué)習(xí)

Cloud Gaming： 云游戲

圖2：全球移動(dòng)設(shè)備和連接增長(zhǎng)（來(lái)源：思科）

Billions of Devices or Connections： 數(shù)十億的設(shè)備或連接

3G and Below （55.3%， 29.0%）： 3G及以下（55.3％，29.0％）

LPWA （2.5%， 14.4%）： 低功耗廣域技術(shù)（2.5％，14.4％）

注：此圖表包括M2M。LPWA包括蜂窩LPWA（例如NB-IoT）和非蜂窩LPWA（例如LoRa）

*數(shù)據(jù)（n）為2018 - 2023年網(wǎng)絡(luò)連接類型份額

5G的興起和數(shù)據(jù)中心的重構(gòu)將更好和更多地集成和應(yīng)用加速技術(shù)，這給通信和網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)人員帶來(lái)了巨大的壓力，要求他們?nèi)ゴ蛟烀棵肟商幚砗娃D(zhuǎn)發(fā)萬(wàn)億字節(jié)數(shù)據(jù)的系統(tǒng)。這些新的系統(tǒng)不僅必須要具備高度可靠性，而且還需要滿足人類思維級(jí)別的響應(yīng)時(shí)間，以確保嚴(yán)格的性能保證（如圖3所示），這就需要全新的架構(gòu)。

盡管可編程邏輯提供了最佳的功能組合，以支持新一代通信和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的復(fù)雜需求，但是傳統(tǒng)的可編程芯片產(chǎn)品無(wú)法滿足這些需求。為了平衡片上的處理、互連和外部I / O，必須對(duì)整個(gè)FPGA架構(gòu)進(jìn)行重新考慮。需要最先進(jìn)的片上網(wǎng)絡(luò)（NoC）和總線布線能力，來(lái)實(shí)現(xiàn)所需的帶寬和性能。集成的NoC是唯一可行的方法來(lái)構(gòu)建可支持高效計(jì)算、巨大數(shù)據(jù)吞吐量和深度內(nèi)存層次結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)。大規(guī)模的并行性與FPGA獨(dú)特的卸載和加速功能相結(jié)合，以實(shí)現(xiàn)單位功耗可實(shí)現(xiàn)的最高的性能和最高的性價(jià)比。

圖3：5G性能指標(biāo)

Quantifying the performance benefits of 5G

量化5G的性能優(yōu)勢(shì)

10XDecrease in latency： Delivering latency as low as 1 millisecond

延遲降低10倍：提供低至1毫秒的延遲

10XConnection density： Enabling more efficient signaling for IoT connectivity

10倍的連接密度：為物聯(lián)網(wǎng)連接提供更高效的信令服務(wù)

3XSpectrum efficiency：Achieving even more bits per hertz with advanced antenna techniques

3倍的頻譜效率：借助先進(jìn)的天線技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)更高的比特/赫茲比率

10XExperienced throughput： Bringing more uniform， multi-Gbps peak rates

10倍的可體驗(yàn)吞吐量：帶來(lái)更均勻的、多Gbps的峰值速率

100XTraffic capacity： Driving network hyperdensification with more small cells everywhere

100倍的數(shù)據(jù)流容量：通過(guò)遍布各地的更多小基站來(lái)推動(dòng)網(wǎng)絡(luò)超高密集化

100XNetwork efficiency： Optimizing network energy consumption with more efficient processing

100倍的網(wǎng)絡(luò)效率：通過(guò)更高效的處理方式來(lái)優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)能耗

不斷變化的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)格局

對(duì)由高帶寬連接提供的先進(jìn)服務(wù)的需求正在重塑通信和網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域。數(shù)據(jù)中心、邊緣系統(tǒng)和接入設(shè)備中的新型應(yīng)用正在推動(dòng)對(duì)傳輸海量數(shù)據(jù)的需求，但同時(shí)又要滿足嚴(yán)格的延遲要求。FPGA正在成為所有實(shí)際網(wǎng)絡(luò)的核心，如下面的圖4所示。

圖4：各種實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中的FPGA

例如，為了支持諸如增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和機(jī)器人控制等應(yīng)用，與之前的蜂窩無(wú)線通信技術(shù)相比，5G基站及其背后的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備必須保證極低的延遲。這項(xiàng)要求同時(shí)還與對(duì)更高的每用戶吞吐量需求相伴而來(lái)，因而它們利用了多種不同的技術(shù)，包括多天線、波束成形以及作為網(wǎng)絡(luò)密集化進(jìn)程的一部分而增加使用的小基站。所有這些因素都導(dǎo)致了在集中式基帶單元中進(jìn)行更密集的處理，這些基帶單元通過(guò)光纖鏈路與多個(gè)遠(yuǎn)程射頻單元進(jìn)行協(xié)同。

智能網(wǎng)卡（SmartNIC）的興起

運(yùn)營(yíng)商已經(jīng)采用了諸如軟件驅(qū)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)（SDN）和網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化（NFV）等技術(shù)來(lái)提高其系統(tǒng)的響應(yīng)能力。為了運(yùn)行這些服務(wù)，數(shù)據(jù)中心所有者正在為其服務(wù)器添加智能網(wǎng)卡（SmartNIC），以便將許多網(wǎng)絡(luò)功能有效地卸載到加速器上。

智能網(wǎng)卡能夠處理傳入和傳出服務(wù)器的大部分?jǐn)?shù)據(jù)流，只有在需要處理異常情況時(shí)，才會(huì)請(qǐng)求核心服務(wù)器上的處理器來(lái)提供幫助。借助足夠的加速功能，此類智能網(wǎng)卡能夠以線速度執(zhí)行一系列服務(wù)。這些服務(wù)范圍從對(duì)傳輸中的數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮到詳細(xì)的數(shù)據(jù)流控制，再到能夠檢測(cè)異常和可能的安全漏洞的深度數(shù)據(jù)包檢查應(yīng)用。隨著智能網(wǎng)卡技術(shù)的成熟，正在考慮引入諸如機(jī)器學(xué)習(xí)等越來(lái)越先進(jìn)的功能，以最大程度地發(fā)揮數(shù)據(jù)流和數(shù)據(jù)包分析的潛力。下面的圖5顯示了智能網(wǎng)卡的一些功能。

圖5：智能網(wǎng)卡功能原理圖

對(duì)傳輸高速數(shù)據(jù)和快速響應(yīng)不斷變化的條件的需求，要求系統(tǒng)能夠同時(shí)處理高吞吐量和低延遲。在傳統(tǒng)的架構(gòu)中，很難同時(shí)滿足這兩個(gè)要求。現(xiàn)在，基于微處理器的架構(gòu)集成了高度并行化的流水線，能夠處理高帶寬數(shù)據(jù)。但由于需要不斷地將數(shù)據(jù)從復(fù)雜的內(nèi)存體系結(jié)構(gòu)中傳入和傳出，結(jié)果使得確保低延遲變得極其困難。即使借助于專用的卸載處理器，智能網(wǎng)卡也面臨著由不斷增加的數(shù)據(jù)速率和延遲要求所帶來(lái)的挑戰(zhàn)。

應(yīng)對(duì)智能網(wǎng)卡設(shè)計(jì)的挑戰(zhàn)

在傳統(tǒng)的FPGA架構(gòu)中，用戶需要設(shè)計(jì)電路來(lái)連接加速器，從而導(dǎo)致不理想的布局和布線。更新的FPGA架構(gòu)使用了一種網(wǎng)絡(luò)，在邏輯陣列內(nèi)的處理單元與各種片上高速接口和內(nèi)存端口之間傳輸數(shù)據(jù)（如下面的圖6所示）。

圖6：在傳統(tǒng)的FPGA架構(gòu)中連接加速器

Status Control： 狀態(tài)控制

Parameters： 參數(shù)

Accelerator： 加速器

Address decode and routing： 地址解碼和布線

Back pressure： 背壓

Request arbitration： 請(qǐng)求仲裁

Response arbitration： 響應(yīng)仲裁

Response back pressure： 響應(yīng)背壓

Response routing： 響應(yīng)布線

圖7：先進(jìn)的FPGA減少了所需電路的數(shù)量

硬連線架構(gòu)極大地改善了處理的延遲和能效，但是缺乏應(yīng)對(duì)需求變化的靈活性。對(duì)于數(shù)據(jù)壓縮和加密等應(yīng)用，數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)商希望能夠接納算法的改進(jìn)，并更加容易地應(yīng)對(duì)不斷變化的威脅態(tài)勢(shì)。對(duì)加速器進(jìn)行（重新）編程以適應(yīng)這些變化的能力是一個(gè)關(guān)鍵的需求。一種能夠?qū)崿F(xiàn)這種重新編程的方法是通過(guò)部分重新配置，利用內(nèi)置的地址轉(zhuǎn)換表來(lái)簡(jiǎn)化實(shí)現(xiàn)（如下面的圖8所示）。

圖8：Speedster7t器件中的地址轉(zhuǎn)換表

Memory Space： 存儲(chǔ)空間

一種可編程邏輯架構(gòu)為實(shí)現(xiàn)靈活的控制和數(shù)據(jù)流結(jié)構(gòu)提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，從而可以為諸如數(shù)據(jù)包處理等多種通信操作提供高吞吐量。但是其他FPGA架構(gòu)中的傳統(tǒng)方法仍然受到了許多限制，難以達(dá)到下一代5G和數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)設(shè)備所需的性能等級(jí)。

Achronix Speedster7t系列FPGA通過(guò)一種平衡的架構(gòu)克服了這些限制，其結(jié)果是在計(jì)算密度和數(shù)據(jù)傳輸能力上都有重大改進(jìn)。

Speedster7t系列中的第一款FPGA器件AC7t1500提供了一系列高速接口，包括可分段（fracturable）以太網(wǎng)控制器（支持高達(dá)400G的速率）、PCI Gen 5端口和多達(dá)32個(gè)SerDes通道，其速率高達(dá)112 Gbps。AC7t1500器件是首款部署多通道GDDR6存儲(chǔ)器接口的FPGA，它滿足了需要高速緩存海量數(shù)據(jù)和存儲(chǔ)大型查找表的通信系統(tǒng)的需求。除了可編程邏輯架構(gòu)采用的面向位（bit-oriented）的布線結(jié)構(gòu)外，這些外圍設(shè)備還通過(guò)一個(gè)智能二維片上網(wǎng)絡(luò)（NoC）進(jìn)行互連。因此，Speedster7t FPGA是第一款能夠?qū)崿F(xiàn)太比特以太網(wǎng)（TbE）交換功能的器件，對(duì)于數(shù)據(jù)中心、網(wǎng)絡(luò)和電信基礎(chǔ)設(shè)施提供商來(lái)說(shuō)，這是一項(xiàng)關(guān)鍵的賦能技術(shù)。

這種架構(gòu)使得網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)再向前更進(jìn)一步成為了可能。例如，它集成的面向矩陣的算術(shù)單元可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)機(jī)器學(xué)習(xí)。使用諸如深度學(xué)習(xí)或更簡(jiǎn)單的統(tǒng)計(jì)技術(shù)等技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備可以分析數(shù)據(jù)流量模式，以觀察和增強(qiáng)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)包流量，并對(duì)不斷變化的情況作出快速反應(yīng)。

針對(duì)性能而優(yōu)化的Speedster7t架構(gòu)

在通信和網(wǎng)絡(luò)中，對(duì)任何FPGA的關(guān)鍵要求是支持最新協(xié)議的密集I / O需求。Speedster7t系列FPGA通過(guò)在器件的I / O環(huán)中實(shí)現(xiàn)的全套硬件I / O控制器來(lái)滿足了這一需求，包括400G以太網(wǎng)、PCI Gen 5和GDDR6接口。

為了避免由于需要將一些核心功能置入可編程邏輯而造成的瓶頸，Speedster7t FPGA提供了完整的400 Gbps以太網(wǎng)MAC。這些MAC處理前向糾錯(cuò)（FEC），支持400G配置的4×100G和8×50G選項(xiàng)。但是要充分利用這些功能，F(xiàn)PGA架構(gòu)還需要更多的東西 —— 一個(gè)能釋放其全部性能的互連框架。

通常來(lái)講，F(xiàn)PGA已經(jīng)使用了通過(guò)可編程互連來(lái)實(shí)現(xiàn)的超寬總線，以使高速串行通道與內(nèi)核中可編程邏輯的處理能力相匹配。互連矩陣的可任意編程性質(zhì)限制了數(shù)據(jù)在邏輯模塊之間的傳輸速度。為了彌補(bǔ)這種速度上的代價(jià)，從事網(wǎng)絡(luò)類設(shè)計(jì)的FPGA用戶經(jīng)常采用極寬的總線——通常寬達(dá)1024位——這些總線是由面向位的互連矩陣匯聚合成。例如，在傳統(tǒng)的FPGA架構(gòu)中，為實(shí)現(xiàn)400Gbps所需的總線寬度將需要2048位（運(yùn)行速率為642MHz），或1024位（運(yùn)行速率為724MHz）。如此寬的總線難以布線，因?yàn)樗鼈儠?huì)消耗FPGA架構(gòu)內(nèi)大量的布線資源。其結(jié)果是，即使在最先進(jìn)的FPGA中，也不太可能用所需的時(shí)鐘速率來(lái)處理輸入數(shù)據(jù)并實(shí)現(xiàn)時(shí)序收斂。

Speedster7t架構(gòu)通過(guò)提供一個(gè)聚合帶寬可高達(dá)20 Tbps的多級(jí)NoC層級(jí)化結(jié)構(gòu)，消除了由于需要將高速I(mǎi)/O通道直接連接到以較低時(shí)鐘速率運(yùn)行的可編程邏輯所造成的瓶頸。與采用FPGA邏輯陣列實(shí)現(xiàn)互連方式相比，NoC不僅在速度上有了巨大的提升，而且NoC還能夠在不消耗任何FPGA可編程資源的情況下傳輸大量的數(shù)據(jù)。內(nèi)部NoC不僅提供了更高的帶寬，Speedster7t系列FPGA中的智能連接機(jī)制還簡(jiǎn)化了將數(shù)據(jù)從NoC端口傳輸?shù)竭壿嬯嚵兄械娜蝿?wù)。

NoC有兩個(gè)主要部分。NoC的外部設(shè)備部分負(fù)責(zé)PCIe Gen 5接口、內(nèi)存控制器和核心FPGA邏輯陣列之間的數(shù)據(jù)傳輸。NoC的另一部分由在FPGA結(jié)構(gòu)頂部運(yùn)行的行和列組成。NoC提供雙向的、256位寬的水平和垂直通道，這些通道在可編程集群之間運(yùn)行。每個(gè)NoC行或列可以同時(shí)在相反方向上以512 Gbps的速率處理數(shù)據(jù)流。為了最大限度地利用基礎(chǔ)架構(gòu)及其在Speedster7t器件上快速分發(fā)數(shù)據(jù)的能力，NoC還直接連接到片上400G以太網(wǎng)控制器，并采用智能數(shù)據(jù)流分配策略，通過(guò)易于實(shí)現(xiàn)的256位寬接口，沿NoC通道將數(shù)據(jù)流劃分為并行的可編程邏輯集群組。

NoC數(shù)據(jù)模式

為了實(shí)現(xiàn)400 Gbps的性能，設(shè)計(jì)人員可以使用一種稱為數(shù)據(jù)包模式的全新處理模式，在這種模式下，傳入以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)流被重新排列（如圖9所示）成四個(gè)較小的32字節(jié)的數(shù)據(jù)包。這些數(shù)據(jù)包在四條獨(dú)立的256位總線上以506MHz的頻率運(yùn)行。這種模式的優(yōu)點(diǎn)包括：當(dāng)數(shù)據(jù)包結(jié)束時(shí)，浪費(fèi)的字節(jié)更少；并且數(shù)據(jù)可以并行傳輸（前后相接），而不是必須等到在第一個(gè)數(shù)據(jù)包完成傳輸后才開(kāi)始第二個(gè)數(shù)據(jù)包的傳輸。

對(duì)于運(yùn)行在分組化數(shù)據(jù)上的典型網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，每個(gè)模塊可以對(duì)其接收到的數(shù)據(jù)包報(bào)頭進(jìn)行分類和標(biāo)記，并通過(guò)調(diào)用NoC接口的服務(wù)來(lái)連接片外GDDR6或DDR4存儲(chǔ)器，將不需要進(jìn)一步處理的工作負(fù)載卸載到外部存儲(chǔ)器的緩沖區(qū)存儲(chǔ)。對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)包的處理完成后，通過(guò)NoC引導(dǎo)來(lái)自外部和內(nèi)部緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)流，將必要的數(shù)據(jù)傳送到相關(guān)的以太網(wǎng)出口端口。因此，許多操作并不需要調(diào)用FPGA邏輯陣列中的資源，并且可以充分利用NoC和以太網(wǎng)端口之間的直接連接。

通過(guò)NoC通道的數(shù)據(jù)分發(fā)也可以采用非數(shù)據(jù)包化的模式來(lái)完成，以支持目前在以太網(wǎng)上使用的、盡可能多樣化的協(xié)議，例如5G系統(tǒng)中的eCPRI，并幫助設(shè)計(jì)人員避免在邏輯架構(gòu)中不得已去創(chuàng)建超寬總線。

高速存儲(chǔ)接口

Speedster7t的架構(gòu)師對(duì)存儲(chǔ)接口的選擇反映了以太網(wǎng)和NoC連接可提供的巨大容量。一種可能的方法是在一系列設(shè)計(jì)中采用即將推出的HBM2接口。盡管這樣的接口可以提供所需的性能水平，但HBM2價(jià)格昂貴，這將迫使客戶去等待必要的組件和集成技術(shù)的出現(xiàn)。

與此不同，Speedster7t系列則采用了GDDR6標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)為當(dāng)今片外存儲(chǔ)器提供了最高的性能。Speedster7t FPGA是市場(chǎng)上首款支持該接口的器件，每個(gè)片上GDDR6內(nèi)存控制器可維持512 Gbps的帶寬。在單個(gè)AC7t1500器件中最多可帶有8個(gè)GDDR6控制器，使總的內(nèi)存帶寬可達(dá)到4 Tbps。

對(duì)PCIe Gen 5的支持

除了以太網(wǎng)和存儲(chǔ)控制器，Speedster7t FPGA上提供的對(duì)PCIe Gen 5的支持還能夠與主機(jī)處理器緊密集成，以支持諸如sidecar智能網(wǎng)卡（SmartNIC）設(shè)計(jì)等高性能加速器應(yīng)用。PCI Gen 5控制器使其能夠讀取和寫(xiě)入存儲(chǔ)在FPGA內(nèi)存層級(jí)結(jié)構(gòu)中的數(shù)據(jù)，包括許多位于邏輯架構(gòu)內(nèi)的塊RAM，以及連接到FPGA存儲(chǔ)控制器的外部GDDR6和DDR4 SRAM設(shè)備。在FPGA邏輯陣列中實(shí)例化的數(shù)據(jù)傳輸控制器（例如DMA引擎），可以類似地通過(guò)PCIe Gen 5總線訪問(wèn)與主機(jī)處理器共享的內(nèi)存，而無(wú)需消耗FPGA邏輯陣列內(nèi)的任何資源即可實(shí)現(xiàn)這種高帶寬連接，并且設(shè)計(jì)時(shí)間幾乎為零。用戶只需要啟用PCIe和GDDR6接口，就可以通過(guò)NoC發(fā)送事務(wù)數(shù)據(jù)。

下面的圖11展示了PCIe子系統(tǒng)與任何GDDR6或DDR4存儲(chǔ)接口之間的直接連接。

圖11：無(wú)需消耗FPGA邏輯陣列即可實(shí)現(xiàn)PCIe和GDDR6之間的數(shù)據(jù)傳輸

112-Gbps SerDes

AC7t1500器件搭載了400G以太網(wǎng)通道用于物理層訪問(wèn)，該器件可提供多達(dá)32個(gè)高速SerDes通道，它們可用于需要數(shù)據(jù)速率高達(dá)112 Gbps的其他標(biāo)準(zhǔn)，并完全支持PAM4信令。這些SerDes通道支持器件間實(shí)現(xiàn)極短距離（XSR）和超短距離（USR）通道，事實(shí)證明這些通道對(duì)一系列通信系統(tǒng)都非常重要。SerDes實(shí)現(xiàn)方式的靈活性加上對(duì)各種以太網(wǎng)速度的支持（因?yàn)橐鸭闪艘粋€(gè)可分解型控制器）為設(shè)計(jì)提供了現(xiàn)成可用的支持，這些設(shè)計(jì)將能夠與任何規(guī)劃的CPRI和eCPRI格式（用于5G前端傳輸設(shè)計(jì)）一起使用。

機(jī)器學(xué)習(xí)處理器

對(duì)于計(jì)算密集型任務(wù)，在Speedster7t FPGA上部署的Speedster7t機(jī)器學(xué)習(xí)處理器（MLP）是靈活的且可分解的算術(shù)單元。MLP是高密度乘法器陣列，帶有支持多種數(shù)字格式的浮點(diǎn)和整數(shù)MAC模塊。MLP帶有集成的內(nèi)存塊，可以在不使用FPGA資源的情況下執(zhí)行操作數(shù)和內(nèi)存級(jí)聯(lián)功能。MLP適用于一系列矩陣數(shù)學(xué)運(yùn)算，從5G無(wú)線電控制器的波束成形計(jì)算到加速深度學(xué)習(xí)應(yīng)用，諸如數(shù)據(jù)流模式和數(shù)據(jù)包內(nèi)容分析。

圖12：機(jī)器學(xué)習(xí)處理器原理框圖

結(jié)論

從5G網(wǎng)絡(luò)的邊緣到數(shù)據(jù)中心內(nèi)部的交換機(jī)，通信和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)對(duì)芯片的功能帶來(lái)了極大的壓力，以支持其所需的計(jì)算能力和數(shù)據(jù)傳輸速率。傳統(tǒng)的可編程邏輯為這些系統(tǒng)提供了靈活性和速率的最佳組合，但是近年來(lái)卻因以太網(wǎng)等協(xié)議的速度提高到100G和400G而面臨新挑戰(zhàn)。Speedster7t架構(gòu)通過(guò)采用創(chuàng)新的、多層級(jí)片上網(wǎng)絡(luò)，使數(shù)據(jù)能夠在器件周圍輕松傳輸，而不影響FPGA的邏輯陣列，從而充分保障所有已集成在內(nèi)的全球最先進(jìn)的I / O接口，諸如400G以太網(wǎng)、GDDR6和PCI Gen 5，以支持充分發(fā)揮核心的可編程邏輯結(jié)構(gòu)的潛在能力。

Achronix Speedster7t系列采用了一種借助于NoC技術(shù)的創(chuàng)新架構(gòu)，并充分利用了7nm技術(shù)來(lái)部署各種現(xiàn)有可用的、性能最高的控制器，提供了其他FPGA器件迄今為止所缺少的要素?；赟peedster7t FPGA的設(shè)計(jì)可以接收來(lái)自多個(gè)高速數(shù)據(jù)源的巨量數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)分發(fā)到可編程的片上算法和處理單元，然后以盡可能低的延遲來(lái)獲得這些結(jié)果。由此帶來(lái)的是一種創(chuàng)新的FPGA架構(gòu)，可以支持目前正在設(shè)計(jì)的下一代5G、軟件定義網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)。Speedster7t FPGA現(xiàn)在可以推動(dòng)通信和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用向新一代發(fā)展。