智能时代异构计算带来了哪些主要优势

在数字化浪潮汹涌的今天，云计算、雾计算、边缘计算等各种计算模式如雨后春笋般崭露头角。从应用场景来看，智能家居、工业制造、交通政务、环境勘测等领域都在各自领域里独领风骚，展现了算力形态的丰富多彩。在我们视线所及之处，算力的形态已经如百花齐放，而在我们尚未触及的地方，算力的需求依然旺盛无比。

随着“十四五”规划逐步实施，数字化发展的步伐日益加快，发展数字经济，打造具有国际竞争力的数字产业集群，实施智能制造行动计划，已经成为我国发展的重中之重。面对这样的趋势，企业如何突破算力的迷雾，寻找更高效、更强大的算力形态，成为其脱颖而出的关键。据英特尔预测，到2025年，全球的算力需求将激增1000倍。面对如此巨大的需求，我们该如何满足？算力的形态千差万别，最终的答案是什么？是CPU、GPU、ASIC还是FPGA？

近年来，一个更加明晰的答案浮出水面：“我全都要”。这意味着，未来的算力需求不仅仅依赖于某一种单一的硬件或技术，而是需要多种技术、多种形态的结合。这种结合能够最大限度地发挥各种硬件的优势，满足不断增长的算力需求。无论是云计算、雾计算还是边缘计算，无论是CPU、GPU还是FPGA，都将在未来的算力生态中发挥重要作用。只有全面拥抱各种技术和形态，才能真正突破算力的迷局，迎接数字时代的挑战。异构计算：远胜于单一功能的强者之选

“全都要”不是贪婪，而是大势所趋。在数字化建设的浪潮中，数据和智能是驱动发展的双引擎。面对日益复杂的大数据和AI应用场景，各行业对算力的渴求呈现爆发式增长，不仅仅是数量上的增加，更在于形态的转变。

在这个时代背景下，算力、架构和系统三者之间的紧密联系使得企业在选择底层技术时极为谨慎。现有的算力供给增长速度往往跟不上日益增长的需求。这时，异构计算的概念开始受到广泛关注。它不仅仅是一种技术的多面手，更是一种对未来计算趋势的深刻洞察。

面对复杂的业务需求，单一的算力已无法满足。我们需要的是多元化、灵活、高效的算力。只有这样，才能更好地应对大数据和AI带来的挑战，实现真正的数字化转型。异构计算的出现，不仅仅是一种技术的迭代，更是一种思维方式的转变。我们不再局限于单一的解决方案，而是拥抱多元化、灵活的技术路线，以应对不断变化的市场需求。异构计算是多元算力的典型代表，它跨越了标量（CPU）、矢量（GPU）、矩阵（ASIC）和空间（FPGA）等多个领域，已成为企业推动IT基础设施重构的重要力量。通过将不同架构的运算单元整合在一起进行并行计算，异构计算能够以最合适的专用硬件完成最适合的任务，如密集计算或外设管理等，从而优化性能和成本。越来越多的企业开始尝试使用异构计算来解决算力瓶颈问题，挖掘并实现算力的增长。

多元算力的应用场景正在逐渐扩大，以快手为例，该公司在内容生产、内容理解、内容分发和内容消费等各个环节都需要大量的多元算力支持。特别是在推荐系统方面，快手采用了计算与存储分离的架构模式。存储型服务主要用于存储和实时更新上亿规模的用户画像、数十亿规模的短视频特征以及千亿规模的排序模型参数。参数服务器是一个容量和带宽受限的系统，需要支撑每秒数亿次的KV请求。这些请求的高频处理会消耗大量的CPU资源，成为性能的主要瓶颈。这时，异构计算的优越性得以体现，它能够有效解决参数服务器面临的性能挑战，提高系统的响应速度和数据处理能力。

在快手的推荐系统中，通过运用异构计算技术，可以针对特定的任务选择最适合的硬件资源，实现计算资源的最大化利用。这不仅有助于提升系统的性能和效率，还能降低成本，为企业带来更大的商业价值。异构计算的发展也推动了整个行业的技术进步，为未来的数字化转型提供了强有力的支持。异构计算正是快手与英特尔携手打造的解决方案。通过将负载卸载到专门优化的芯片上，这项技术有助于消除性能瓶颈，从而实现吞吐量的显著增长并大幅降低延时。这是一种前沿技术的完美结合，为快手的业务提供了强大的支持，也让英特尔的芯片技术得到了充分的发挥。这一合作不仅展示了技术创新的力量，也展现了行业巨头之间的强强联合，共同推动着技术的不断前进。快手LaoFeNDP异构计算架构的革新与优势

在数字技术的浪潮中，快手凭借前沿的LaoFeNDP异构计算架构，实现了技术的新突破。这一架构的计算层集成了英特尔的CPU、FPGA、PMEM等器件，展现出强大的计算能力。

LaoFeNDP架构不仅仅是一项技术的堆砌，更是计算体系结构的创新。它融合了软硬一体化的设计理念，针对特定领域设计专用加速器，实现了计算、存储和网络的三重加速。这意味着，无论是在推荐、搜索、广告还是风控等应用场景，快手都能提供低延迟、高并发、高吞吐的服务，同时保持较低的总拥有成本（TCO）。

值得一提的是，基于LaoFeNDP架构的FPGA-based KVS实践已经落地。这不仅标志着快手在异构加速选项方面的技术实力，更代表着其致力于提升各种应用场景性能的决心。在现代数字社会，快速、准确的推荐、搜索、广告和风控服务至关重要，而快手正是凭借这一架构，为用户提供了更加优质的服务体验。

总体来说，快手的LaoFeNDP异构计算架构是一项领先的技术创新，它以其独特的优势，为快手的业务发展注入了强大的动力。未来，我们期待快手在这一领域走得更远，为我们带来更多的技术惊喜。异构计算的独特魅力，在于其拥有的三重加速能力。快手LaoFeNDP架构图解析

在网络的浩瀚海洋中，LaoFeNDP架构犹如一艘精心设计的战舰，致力于优化数据处理流程，确保高性能和低延迟。它巧妙地改变了CPU处理网络数据的方式，将繁重的数据操作卸载到FPGA上，使其轻装上阵。当Client发出请求时，数据包不再经过复杂的流程，而是直接飞往FPGA，大大简化了数据传输的路径。

传统的gRPC依赖于TCP/IP，其结构复杂，性能和延迟难以保证。在这样的背景下，LaoFeNDP架构展现出了其独特的优势。它采用基于FPGA实现的SD-RDMA协议，这一创新设计不仅保证了数据传输的可靠性，还模仿了gRPC的高效性。

这一变革是如何实现的呢？答案是应用层的巧妙改造。通过在应用层添加特定字段，LaoFeNDP架构确保了数据传输的精准和高效。这种方式的实现不仅降低了请求的延迟，还为未来的技术革新打下了坚实的基础。

LaoFeNDP架构像是一座桥梁，连接着现代技术与网络世界的未来。它的设计精巧、性能卓越，旨在为用户提供更快、更稳定的数据传输体验。存储与计算：LaoFeNDP架构的双重优化策略

在存储方面，LaoFeNDP架构将CPU的存储操作巧妙地卸载到了FPGA上，以最大程度地释放FPGA的潜力。为了满足通用的KV存储场景需求并方便FPGA访问，快手专门定制了一套KV（Key-Value）引擎。这套系统不仅支持SSD、英特尔®傲腾™持久内存以及DRAM内存，其基于hash的Key-Value存储引擎还能有效加速存储性能。实战应用中，使用KV查表的吞吐量相比传统CPU方案提升了至少5倍以上。

而在计算方面，LaoFeNDP架构同样展现出了卓越的创新力。通过DSA（领域专用架构）的方式，它将复杂的计算操作转移到FPGA上，从而打造了一款领域专用处理器。这种处理器是专为特定领域设计的，具备高度可编程性，并且在处理特定领域的问题时，其性能和效率得到了显著提升。为了进一步提升LaoFeNDP架构的性能，快手还结合了英特尔®至强®可扩展处理器和英特尔®FPGA等一系列先进设备，确保能够充分发挥这一架构的最大优势。

通过这种双重优化策略，LaoFeNDP架构不仅革新了数据存储的方式，还提升了计算效率，为企业和用户带来了前所未有的性能体验。随着技术的不断进步，一场关于性能的变局正在悄然展开，其背后的驱动力正是异构计算。实际上，异构计算并不是一个全新的概念。早在上世纪80年代中期，它就已经进入人们的视野，并因其强大的计算能力、出色的可扩展性和高资源利用率而备受瞩目。

所谓的异构计算，简单来说，就是结合多种不同类型的计算资源来共同解决复杂的计算任务。这种方式的优点在于，它可以根据任务需求，灵活地调度各种计算资源，从而达到最优的计算效果。这就像是一场精心策划的交响乐，每种“乐器”都能发挥各自的优势，共同奏出美妙的乐章。

随着时间的推移，异构计算不断发展和完善。网络、存储和计算加速等技术为其提供了强大的支持。这些技术的结合，使得异构计算能够在更多领域得到应用，并解决更多复杂的问题。比如，在人工智能、大数据分析等领域，异构计算都展现出了其独特的优势。

可以说，异构计算正成为当今计算领域的一股新势力。它不仅能够提高计算性能，还能更好地利用现有资源，降低计算成本。这场性能的变局，将为我们带来更多的惊喜和可能性。

异构计算正以其独特的优势和魅力，改变着我们的计算世界。未来，它将在更多领域发挥重要作用，为我们带来更多的便利和效益。今天，我们见证了异构计算再次发挥出巨大的作用。其实，很多在过往难以实现的设想，在时间的推移下逐渐崭露头角，最终成为了改变世界的力量。就如同人工智能，虽然在1956年提出，但真正大放异彩是在半个世纪之后，成为了现代社会不可或缺的一部分。这一切的背后，离不开数据处理技术的成熟以及算力的飞速发展。而异构计算亦是如此，其中英特尔扮演了关键的角色。

在快手的LaoFeNDP架构中，英特尔的Stratix 10 FPGA设备大放异彩。基于全新的英特尔Hyperflex™ FPGA架构，其时钟频率相比前代产品提升了整整两倍，同时功耗降低了惊人的70%。这一革新不仅带来了更快的时钟频率，还成功减小了总线宽度和知识产（IP）的规模，释放了更多的FPGA资源，使得设备能够承载更多、更强大的功能。

更值得一提的是，它采用了超感知设计工具，这一创新极大地减轻了布线拥塞和设计迭代的困扰，大大提高了设计工作的效率。在英特尔的持续努力下，异构计算不断向前发展，为我们打开了新的技术世界的大门。这样的进步，让我们对未来充满期待，相信未来的技术世界将更加精彩纷呈。一只蝴蝶的翩翩起舞，可能引发一场风暴般的变革。英特尔® Stratix® 10 FPGA 在 LaoFeNDP 的各个环节中的广泛应用，正是这样一场变革的催化剂。其对于产品效能的全面提升，无疑是一场科技领域的风暴。

通过创新的策略将负载从 CPU 卸载到 FPGA 中，并运用 Hash 表查找优化、随机访存、读写分离等技术手段，快手实现了单节点参数服务器吞吐性能的飞跃式提升，达到了前所未有的 5-6 倍的提升。整体请求延时也降低了 70%-80%，这无疑极大地增强了上层应用的实时性，为用户带来了更加流畅、更加高效的交互体验。

不仅如此，FPGA based KVS 方案在单节点服务器中展现出了远超传统方案的吞吐性能。这一创新技术的出色表现，意味着只需部署少量的服务器，就能满足特定的性能指标要求，替代比例甚至可以达到 1:5。这无疑大大降低了参数服务器的总拥有成本（TCO），为企业节约了大量的资源和成本。

英特尔® Stratix® 10 FPGA 的应用，正在引领一场技术革命。在这场革命中，无论是用户体验的提升，还是企业成本的控制，都将迎来巨大的变革和进步。通过利用FPGA进行查表操作，可以有效减轻CPU因高频率更新而产生的性能抖动问题。英特尔® Stratix® 10 FPGA在快手LaoFeNDP架构中发挥了巨大的作用，提供了极具弹性的可编程硬件能力。

该FPGA不仅减少了延迟，实现了精确控制，而且其单位算力功耗较低，拥有较大的片上内存，特别适用于那些对延迟时间要求严格、批处理规模较小、并发性和重复性强的应用场景。

文章标题：FPGA支持的KVS方案与传统方案的性能巅峰对决

文中描述，英特尔至强可扩展处理器的平衡架构为众多工作负载类型和性能等级提供了卓越的优化。这一强大处理器对于LaoFeNDP系统至关重要，其内置的人工智能加速和高级安全功能，为无缝性能奠定了坚实的基础，有助于在边缘到云的数据传输中产生深远影响。该处理器不仅在计算、网络和存储的平台创新方面表现出色，还支持新型内存创新，以经济实惠、灵活和可扩展的方式实现边缘到云的传输，确保企业对企业（B2B）和企业对消费者（B2C）的体验始终保持卓越。让我们深入了解其优势所在。

其强大的计算性能无疑是一大亮点。英特尔至强处理器的出色性能使其成为应对各种工作负载的理想选择。其内置的人工智能加速功能，使得机器学习、深度学习等人工智能应用得以轻松运行，极大地提升了数据处理效率。该处理器的高级安全功能也值得关注。通过硬件增强的安全性，它能有效抵御恶意攻击，确保工作负载的完整性和性能不受影响。

该平台创新和硬件增强虚拟化也带来了革命性的变革。它们不仅支持新型内存创新，更有助于以灵活、可扩展的方式实现边缘到云的传输。这意味着无论您身处何处，都能享受到高速、稳定的数据传输服务，无论是企业间的数据传输还是企业与消费者的交互，都能得到出色的体验。

英特尔至强可扩展处理器的出色性能、内置的人工智能加速、高级安全功能以及平台创新和硬件增强虚拟化等特点，使其在FPGA支持的KVS方案与传统方案的对比中脱颖而出。这不仅为LaoFeNDP系统提供了强大的支持，更为企业在边缘到云的数据传输中提供了前所未有的优势。英特尔®傲腾™持久内存，汇聚了高速、卓越性价比、超大容量、坚固的数据保护和高级加密等多重优势，其问世立即引起了业界的热烈反响。这款独特的产品为老FeNDP注入了新的生命力，为其增添了前所未有的内存和存储层次，成功地缩小了内存与存储层次架构之间的鸿沟，使整体架构更智能、更灵活。

傲腾™持久内存的力量在于其翻倍的内存容量，为每台服务器带来显著的提升。更令人惊喜的是，它为每台虚拟机带来了高达25%的成本降低。在处理海量数据的实时分析和AI工作负载时，其性能提升更是高达两倍，大大提升了效率。除此之外，它还配备了两种工作模式：内存模式和应用直接访问模式。

在内存模式下，傲腾™持久内存可以作为一个经济实惠的DRAM替代品。CPU内存控制器将其视为易失性的系统内存，运行方式与DRAM相似，同时DRAM内存为其提供了高速缓存的功能。这种模式下，持久内存提供了更大的内存容量，对于推动异构计算的进步起到了巨大的作用。它的出色表现，无论是在提供巨大的存储容量，还是在保障数据的安全与加密方面，都展现出了傲人的实力。

英特尔®傲腾™持久内存的每一个细节都彰显了其在技术和创新上的领先地位，为用户带来了更高效、更灵活、更安全的计算体验。异构之路上，软硬同行，兼容并进

你是否意识到，算力早已在那里静静存在，如同一座富饶的矿藏等待我们去发掘。历经数十年的演变，异构计算早已崭露头角，犹如一把锋利宝剑，等待真正的英雄来挥舞。而对于开发者来说，如何挖掘出异构硬件的最大潜力，确保性价比最优的IT资源使用效率成为关键所在。此刻，“软硬并施”已不再是空话。我们要用灵活的策略，应对异构计算带来的挑战。在软件和硬件之间找到最佳的平衡点，实现性能的最大化。只有这样，我们才能真正拥抱异构计算的时代，走向更广阔的未来。在这座矿藏中，我们需要发掘的不只是算力，更是创新的力量和无限可能。软硬同行，兼容并进，这是我们在异构计算道路上的不二选择。英特尔在硬件层面展现了其雄心壮志，推出了XPU战略，旨在完善其在CPU、GPU、ASIC和FPGA领域的产品布局。英特尔不仅通过性能核心和能效核心战略，使CPU中的不同核心能够负责不同的工作负载，实现了CPU集群自身的异构化，从而大大提高了处理效率。借助AMX、SSE、AVX以及AVX-512等指令集扩展，英特尔大幅提升了CPU的AI运算性能。

在最新的第四代英特尔至强可扩展处理器中，更是融入了众多异构加速引擎。这些引擎包括用于加速内存拷贝的DSA、加速网络处理的DLB、加速大数据分析的IAA，以及加速数据加解密、压缩解压缩的QAT等。这些技术的加入使得CPU的弹性进一步提升，能够轻松应对各种工作负载的性能加速需求。

除了CPU，英特尔还针对云游戏、视频处理、虚拟桌面和AI推理等领域，推出了Flex系列GPU。为了满足特定的AI加速需求，英特尔还研发了面向AI训练和推理的专用人工智能处理器Habana，这一举措丰富了ASIC AI芯片的生态系统。而在GPU领域，英特尔的Ponte Vecchio系列GPU则面向HPC和AI训练/推理等高性能场景。

英特尔的这些举措无疑展现了其在硬件领域的创新力和实力，致力于提供更丰富、更高效的解决方案，满足不同的市场需求。针对数据中心部署及应用中的核心问题，如数据流处理、计算加速和存储加速等，英特尔的Stratix 10和最新Agilex™ FPGA芯片展现了出色的性能。这些芯片具备编程灵活性、高并发、高吞吐量和低延迟等特性，已被广泛集成于各大云计算公司的数据中心中。为了更好地满足云服务提供商的需求，帮助它们转移基础设施功能任务并最大化CPU资源，英特尔推出了基于FPGA和ASIC的IPU。这一创新技术能够清晰隔离基础设施功能和租户工作负载，从而为云服务提供商创造更多收入并满足用户的多样化需求。

展望未来，为了构建高性能、低成本、灵活高效的异构计算平台，我们需要多种技术的协同应用，共同推进数据中心的升级。可以预见，PCIe 5.0、DDR5、Scalable IOV、虚拟内存共享技术SVM、CXL等技术将在这个舞台上大放异彩。当CPU、XPU、共享内存、共享存储等技术通过智能网络架构和IPU互联，我们将会见证一个更加强大的异构计算能力和数据中心的诞生。它们将为数字化的世界提供源源不断的算力支撑，推动我们向着更加智能的未来迈进。

在这个充满挑战与机遇的时代，英特尔凭借其卓越的技术实力和不懈的创新精神，将继续引领异构计算的发展，为数字化世界的进步做出更大的贡献。探索英特尔与国际学术期刊《科学》联手呈现的“架构师成长计划”之精彩瞬间——第六期《异构计算 数据中心“芯”变革》回顾。想要一睹这场盛宴的回放吗？点击链接，即刻启程！让我们共同见证数据中心的“芯”变革，感受异构计算带来的无限魅力。这一期节目，精彩纷呈，不容错过。