FPGAで加速するNVMeストレージソリューション
White Paper FPGA-Accelerated NVMe Storage Solutions UsingBittWare 250 series accelerators 概要 近年、NANDフラッシュベースのストレージへの移行と、その導入が進んでいます。
Compute Express Link (CXL)™（コンピュートエクスプレスリンク）。
画期的なCPU-デバイス間インターコネクト。
CXLとは？
CXL（Compute Express Link）は、プロセッサ、メモリ拡張、アクセラレータ間のキャッシュコヒーレント相互接続として業界でサポートされています。CXLテクノロジーは、CPUのメモリ空間と接続されたデバイスのメモリ間のメモリコヒーレンシーを維持し、低レイテンシー、ソフトウェアスタックの複雑さの軽減、およびシステム全体のコストの削減でリソースを共有することができます。これにより、ユーザーは、アクセラレータ内の冗長なメモリ管理ハードウェアとは対照的に、ターゲットとなるワークロードに集中することができるようになります。
CXLは、人工知能や機械学習などの新しいアプリケーションをサポートするために、CPUを補完するアクセラレータの使用が増加していることから、高速通信の業界オープンスタンダードなインターフェースとして設計されています。
インテル®Agilex™ 7 FPGA を搭載したBittWare PCIe Gen5 製品でサポート*されています。
* CXLはカードとは別売りのライセンスが必要です。
IA-860m
ダブルワイド IA-860mカードは、最大32GBのインパッケージHBM2eメモリーをサポートする画期的なMシリーズ・インテル® Agilex™ 7 FPGAを搭載しています。これは、ハイパフォーマンス・コンピューティング、特にメモリに制約のあるアプリケーション向けの驚くべきプラットフォームです。
IA-780i
当社のIA-780iは、大型FPGAとシングルワイドフォームファクタの密度を兼ね備えています。このカードは、400GbEとPCIe Gen5 x16をサポートしています。FPGAオプションには、Agilex 7 I-Series AGI019およびAGI023が含まれます。
IA-440i
IA-440iは、Intel I-SeriesAgilex 7 FPGAのサポートを提供するロープロファイルのPCIeカードです。印象的なF-Tileを利用して、フロントパネル経由で400GbEをサポートしています。R-Tileを使用して、PCI Express Gen5、ホストへの16レーンのサポートを有効にしています。
BittWare は、Agilex™ I シリーズと M シリーズ FPGA ファミリの両方が、FPGA ファブリックリソースの使用を最小限に抑えながら、フルバンド幅の Gen5 x16 構成をサポートするハード IP を備えているため、CXL をサポートできます。
なぜCXLが重要なのか？
CXLは、FPGAを搭載したヘテロジニアスコンピューティングアーキテクチャにおいて、新しいレベルの性能を実現します。
お客様は、アプリケーションのために、より高い性能と エネルギー効率の良い計算機能、より多くのメモリへのアクセスを要求しています。
CXLはPCIe 5.0と同じ高帯域インターフェースで動作し、PCIe 4.0の2倍の帯域幅を実現しています。
CXL（コンピュート、ネットワーク、ストレージアプリケーション向け
クラウドコンピューティングの普及に伴い、お客様はより高速で効率的なデータ処理を実現するために、アーキテクチャを進化させる必要があります。これは、コンピュート、 ネットワーク 、 ストレージの 各アプリケーション 領域におけるイノベーションを意味 します：
- 計算集約型ワークロードのためのFPGAなどのアクセラレータテクノロジーの緊密な結合。
- オンザフライでデータ処理が可能なネットワークエリア内のSmartNIC
- ストレージプレーン内の静止状態で膨大なデータを処理できるコンピューテーショナル・ストレージ
コンピュート, ネットワーク と ストレージ の技術は、すでにPCI Express上で接続されています。しかし、アプリケーションのパフォーマンスを一段と向上させるためには、CXLの利点を活用する必要があります。
CXL使用領域
CXLプロトコルでは、CXLが接続されたデバイスの3つの使用形態が記述されています。
タイプ1デバイス
タイプ1のデバイスは、ストリーミングやSmartNICのような低レイテンシのアプリケーションに使用でき、アクセラレータはプロセッサのメモリへのコヒーレントアクセスを必要とし、自身のメモリへのホストアクセスは必要ありません。
タイプ2デバイス
タイプ2のデバイスは、3つのCXLサブプロトコルをすべて扱うため、最も複雑な実装となっています：CXL.IO、CXL.Cache、CXL.Memの3つのCXLサブプロトコルすべてを扱うため、最も複雑な実装となります。このタイプは、AI推論、データベース分析、スマートストレージなどの複雑なタスクに使用することを想定しています。
第3種デバイス
タイプ 3 のデバイスでは、CXL デバイスに接続されたすべてのメモリにホストからコヒーレントにアクセスできるようになります。この例でも、FPGAは独自の圧縮や暗号化アルゴリズムなど、特別なFPGAロジックの実装を可能にすることで、価値あるメリットを提供することができます。
CXLを始めるにあたって
インテルFPGA IPの概要
Intel FPGA CXL IPは、ハードIPとソフトIPを組み合わせたものです。
- インテルのCXL IPを使用したアプリケーションを設計するためには、別途IPツールライセンスを購入する必要があります。
- Intel CXL toolsのライセンスを有効にすると、Quartus Prime toolsの中にIntel IPが表示されるようになります。
- Agilex R-Tile用のCXLハードIPが有効になると、次に適切なソフトIPがデザインに追加されます。
対応FPGAカード
CXL はBittWareの IntelAgilex 7 I-Series および M-Series FPGA カードと互換性があります。
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