內容摘要

在網絡和數據中心領域，數據流量大幅增加。內存帶寬的提升速度跟不上互聯速度的發展，從而導致內存瓶頸的出現。要緩解內存瓶頸，必須提高內存帶寬和計算效率。

英特爾? Agilex? M 系列 FPGA 集合高邏輯結構密度和靈活的內存選擇方案（例如HBM2e、DDR5 和英特爾? 傲騰? 持久內存）于一身，妥善實現容量、能效和性能的平衡，滿足各種由內存驅動的工作負載的要求。這些特性使英特爾? Agilex? M 系列 FPGA 成為數字貨幣、下一代網絡防火墻、800 GbE 測試儀和 8K 視頻處理等高內存帶寬應用的理想選擇。

網絡/通信

下一代防火墻 （NGFW） 等網絡應用需要高性能數據路徑、深度內存緩沖區和高帶寬連接。這些物理要求連同越來越多的軟件處理功能已經超出了非 FPGA 部署的功能極限。英特爾? Agilex? M 系列FPGA 具備由DDR5 和HBM2e 組成的強大內存層次結構—— 一種能夠滿足高速數據移動需求的硬核內存片上網絡 （NoC），同時還支持新一代以太網和 PCIe 連接標準，能夠滿足上述這些硬件要求。基于英特爾 7 制程工藝的可編程邏輯支持從 CPU 卸載以往基于軟件的計算密集型工作負載。這些功能包括高性能深度包檢測、復雜訪問控制列表處理以及傳輸層安全 （TLS）。此外，FPGA 還可以實現數 Gb 三元內容可尋址存儲器（TCAM） 部署，用于 n 元組訪問控制列表和復雜的搜索功能。

英特爾? Agilex? M 系列 FPGA 既可以部署在虛擬化網絡中，也可以部署在非虛擬化的NGFW 網絡中。就虛擬化網絡而言，使用配備 SmartNIC 的商用現貨服務器或配備英特爾? Agilex? M 系列 FPGA 的基礎設施處理器 （IPU） 就可以替代基于物理設備的硬件。而對非虛擬化網絡來說，在配備英特爾? Agilex? M 系列 FPGA 的專用卡上即可實現 NGFW 部署。無論上述哪種情況，都可以從英特爾? Agilex? M 系列 FPGA 的邏輯結構優勢中獲益。

廣播

目前，4K 超高清是電視、相機和視頻流的標配。8K 超高清時代即將到來，廣播基礎設施必須對組件和系統進行擴展，從而能夠支持 8K 分辨率。8K 的像素分辨率為 7680 x 4320，像素是 4K 的 4 倍，因此需要 4 倍的內存和數據處理帶寬。高端 8K 相機等應用更是復雜，需要將元數據添加到每個像素才能實現高清速率（HDR）、處理傳感器數據和進行色彩校正等等。將海量圖像傳感器管道傳輸到處理設備需要使用 100 G 以太網、12 G 串行數字接口（SDI）、PCIe、DisplayPort 或 HDMI 等協議的高帶寬連接，顯示或存儲處理過的數據也是如此。

英特爾? Agilex? M 系列 FPGA 能夠通過 DDR5 和 HBM2e 實現1 TB/s 的內存帶寬，用以支持 8K 數據處理，并通過集成式收發器處理高帶寬數據傳輸。另外，英特爾? Agilex? FPGA 還支持對現代廣播應用進行重新配置。這樣一來，制造商就能夠根據新標準快速添加新功能，實現演進，從而加快產品上市速度并使產品能夠在更長時間內保持競爭力。

使用英特爾? Agilex? M 系列 FPGA 的

8K 視頻應用示意圖

測試和測量

當前，以太網速度正呈指數級增加，使得以太網測試需求激增。400 GbE 還沒有完全普及，800 GbE 已經在開發當中。客戶需要能夠支持各種網速和協議的測試儀。高性能 800 GbE 測試儀需要：

支持將大量數據饋入測試儀的高帶寬內存

能夠以高達 800 MHz 的時鐘頻率處理數據的高性能邏輯結構

有足夠的收發器，以實現多個 400 G 或 800 G 端口配置

英特爾? Agilex? M 系列 FPGA 能夠滿足上述所有三個性能指標：它支持外部 DDR4、DDR5 和 LPDDR5 存儲器進行數據包緩沖；它的邏輯結構支持以 1，024 位、大約 800 MHz 的頻率實現 800 Gbps 以太網部署，而不是以 2，048 位、大約 400 MHz 的頻率來實現；它擁有多達 72 個收發器，可以自定義任意 400/800 G 端口配置組合。此外，由于設備利用率降低，動態功耗也隨之降低，而高時鐘頻率則使產品能夠用于尺寸更小的設備。英特爾? Agilex? M 系列 FPGA 支持 800 GbE 測試，反過來又將促進下一代設備的設計和開發。

800 GbE 測試儀示意圖

云

高內存帶寬是人工智能 （AI）、網絡處理、數據分析和數字貨幣等常見應用的必備要求。通過深入了解數字貨幣你會發現，許多數字貨幣算法使用內存困難型循環來抵制 ASIC 并增強去中心化。內存困難型算法通常會使用循環，在循環中來自一個位置的存儲內容與來自其他位置的存儲內容進行多次散列計算。這種循環本質上是一個內存帶寬測試。利用 FPGA 設計來挖掘這些代幣的工程師需要非常高的可用內存帶寬和足夠的容量來滿足挖掘算法的要求。該內存可以高達數 GB，因為尺寸太大而無法裝入 FPGA 嵌入式存儲器模塊中。英特爾? Agilex? M 系列FPGA 使用封裝HBM2e 內存，可以滿足這些需求。

在數字貨幣中，電力和余熱散熱的成本可謂數目巨大。那么高能效就可以直接轉化為盈利能力。英特爾? Agilex? M 系列 FPGA 采用封裝 HBM2e 內存，可提供超高帶寬以及比獨立解決方案更低的功耗。對于許多內存困難型算法而言，FPGA 中的邏輯資源是不受限制的。要提高算法效率，可以將非內存困難型挖掘算法加載到空閑的 FPGA 邏輯結構中，同時讓主機使用高帶寬內存（HBM2e） 和更少的邏輯資源運行，根據盈利能力的變化來進行切換。

利用 HBM2e 實施內存困難型算法，

同時在 FPGA 邏輯結構中運行輔助算法

結論

迅猛增長的數據量需要能夠處理海量數據的設備。與內存帶寬技術的提升速度相比，數據傳輸速度的提升要大得多，因此造成內存瓶頸，導致現有內存無法滿足應用需求。解決內存瓶頸問題需要升級內存帶寬和計算效率。

英特爾? Agilex? M 系列 FPGA 具有多種獨特的功能，可以滿足不斷增加的內存帶寬和計算效率需求。它支持包括 HBM2e、DDR5、LPDDR5 和英特爾? 傲騰? 持久內存在內的多種高性能內存協議，因此形成了廣泛的內存層次，可以滿足各種系統要求。硬核內存片上網絡可確保 HBM2e 內存與邏輯結構之間進行高效內存事務處理。英特爾? Agilex? M 系列 FPGA 作為第一款基于英特爾 7 制程工藝構建的 FPGA，具備高邏輯密度，與 7 納米 FPGA 其他產品相比，邏輯結構性能功耗比提高了 2 倍以上。除此之外， 這款支持HBM2e 的FPGA 還支持PCIe Gen5、116 G 收發器和硬核浮點數字信號處理 （DSP），這些功能使英特爾? Agilex? M 系列FPGA 成為高內存帶寬應用的理想解決方案。