Feldprogrammierbares Gate-Array

Es mag überraschen, dass viele der integrierten Schaltkreise (oder „Mikrochips“), die wir in PCs und Servern einsetzen, von vornherein für einen ganz bestimmten Zweck entwickelt wurden. Solche Chips werden als ASICs bezeichnet, also als „anwendungsspezifische integrierte Schaltkreise“ (Application-Specific Integrated Circuits). Ein prominentes Beispiel für einen ASIC ist die ursprüngliche Ausprägung der GPU – einer Recheneinheit, die speziell für die Darstellung von Grafiken entwickelt wurde. Durch das Aufkommen von GPGPUs ist diese Abgrenzung allerdings zunehmend unscharf geworden. Das Gegenstück zum ASIC ist das FPGA, ein „feldprogrammierbares Gate-Array“ (Field-Programmable Gate Array). Dabei handelt es sich um einen integrierten Schaltkreis, der nach der Fertigung vom Kunden neu programmiert werden kann, um unterschiedliche Funktionen auszuführen. Möglich wird dies durch die Integration rekonfigurierbarer Logikgatter in die Architektur sowie durch ein sorgfältiges „Floorplanning“, das eine flexible Zuweisung der Ressourcen ermöglicht.

Zur Veranschaulichung können Sie sich ASIC-Chips wie Möbelstücke in Ihrem Zuhause vorstellen: Ein Stuhl ist dafür ausgelegt, als Stuhl zu dienen, ein Tisch als Tisch und so weiter. Ein FPGA-Chip gleicht dagegen einem Möbelstück, das sich zu einem Stuhl, Tisch, Bett oder Schrank umfunktionieren lässt – er ist entsprechend vielseitig. Der einzige Nachteil besteht darin, dass FPGA-Chips in der Regel deutlich teurer sind als ASIC-Chips, ähnlich wie man es bei einem multifunktionalen Möbelstück erwarten würde.

FPGAs werden vor allem als flexible und beschleunigte Computing-Lösung eingesetzt und ermöglichen künftige Innovationen in der Rechenzentrumstechnologie. FPGA-basierte Beschleuniger in Ihrer Serverumgebung können andere Prozessoren durch heterogenes oder paralleles Computing ergänzen und so die Verarbeitung von Aufgaben beschleunigen. Da FPGAs umprogrammierbar sind, lassen sich ihre Funktionen an die sich kontinuierlich wandelnden Anforderungen moderner Rechenzentren oder Serverräume anpassen. Das ist besonders wichtig, wenn Sie innovative Prototypen entwickeln oder vorgefertigte Computing-Lösungen integrieren möchten, die Ihre Time-to-Market (TTM) verkürzen.

GIGABYTE Technology ist seit Langem ein Vorreiter bei FPGA-Anwendungen. Bereits Mitte der 2000er-Jahre stellte GIGABYTE den i-RAM vor, einen Solid-State-Speicher auf Basis eines Xilinx-FPGA. In den vergangenen Jahren hat GIGABYTE eng mit führenden Anbietern im FPGA-Markt wie Intel und Xilinx (inzwischen von AMD übernommen) zusammengearbeitet, um FPGA-basierte Beschleuniger in seine Serverlösungen zu integrieren. So bieten beispielsweise GIGABYTEs H-Series High Density Servers, G-Series GPU Servers und R-Series Rack Servers eine hohe Beschleunigerkartendichte und umfassende Unterstützung für den Einsatz von FPGA-Beschleunigern. Damit eignen sie sich ideal für Deep Learning, KI-Inferenz, High-Performance Computing (HPC) und weitere Anwendungsbereiche.