Все готово, чтобы рассказать Хабр аудитории о применении FPGA в сфере научных высокопроизводительных вычислений. И о том, как на данной задаче надо удалось значительно обскакать GPU (Nvidia K40) не только в метрике производительность на ватт, но и просто с точки зрения скорости вычисления. В качестве FPGA платформы использовался кристалл Xilinx Virtex-7 2000t, подключенный по PCIe к хост компьютеру. Для создания аппаратного вычислительного ядра использовался язык C++ (Vivado HLS).
Под катом текст нашей оригинальной статьи. Там, как обычно бывает, сначала идет долгое описание зачем это все надо и модели, если нет желания это читать, то можно переходить сразу к реализации, а модель посмотреть потом при необходимости. С другой стороны без хотя бы беглого ознакомления с моделью читатель не сможет получить впечатление о том, какие сложные вычисления можно реализовать на FPGA.
В данной статье рассматривается передача данных по шине PCI Express с одновременным участием нескольких ПЛИС. В компьютерной системе, к PCI Express шине которой подключено несколько (в нашем случае 8) оконечных устройств (PCIe endpoints) ПЛИС запускается одновременно несколько транзакций передачи данных двух типов: А) DMA передача между ОЗУ и ПЛИС (чтение/запись) и Б) прямая передача данных между двумя ПЛИС (запись). Используя соединение PCI Express x4 Gen 2.0 при обращении в память была получена скорость записи 1451 МБ/с (90% от максимальной). Скорость записи данных между ПЛИС была равна 1603 МБ/с (99 % от максимальной) при длине пакетов 128 байт и 1740 МБ/с (99% от максимальной) при длине пакета 256 байт. Латентность передачи данных между ПЛИС зависит от количества промежуточных коммутаторов, и была равна 0,7 мкс для одного коммутатора и 1 мкс для трех. Также показано, что при одновременных передачах через общий канал скорость отдельных передач не уменьшается до тех пор, пока суммарная скорость передачи не превышает пропускную способность общего канала; затем канал используется на 100%, а его пропускная способность делится поровну между устройствами.
