Feldprogrammierbares Gate-Array

Es mag überraschen, dass viele der integrierten Schaltkreise (oder „Mikrochips“), die wir in PCs und Servern einsetzen, von Anfang an 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 frühe Generation der GPU, einer speziell für die Grafikdarstellung entwickelten Verarbeitungseinheit – auch wenn das Aufkommen von GPGPUs diese klare Abgrenzung sicherlich verwischt hat. Das Gegenstück zum ASIC ist das FPGA, also ein „feldprogrammierbares Gate-Array“. Dabei handelt es sich um einen integrierten Schaltkreis, der nach der Herstellung vom Kunden umprogrammiert werden kann, um unterschiedliche Funktionen auszuführen. Das FPGA kann dies durch die Integration rekonfigurierbarer Logikgatter in seiner Architektur sowie durch ein sorgfältig geplantes Floorplanning, das eine flexible Ressourcenverteilung ermöglicht.

Zur Veranschaulichung können Sie sich ASIC-Chips wie Möbelstücke in Ihrem Zuhause vorstellen: Ein Stuhl ist dafür konzipiert, als Stuhl zu dienen, ein Tisch als Tisch und so weiter. Ein FPGA-Chip gleicht dagegen einem Möbelstück, das sich so umbauen lässt, dass es als Stuhl, Tisch, Bett oder Schrank verwendet werden kann – so vielseitig ist es. Der einzige Nachteil besteht darin, dass FPGA-Chips in der Regel deutlich teurer sind als ASIC-Chips, ähnlich wie ein multifunktionales Möbelstück vermutlich ebenfalls einen höheren Preis hätte.

FPGAs werden vor allem als anpassbare und beschleunigte Rechenressourcen 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 eine schnellere Ausführung von Aufgaben ermöglichen. Da ein FPGA umprogrammiert werden kann, lassen sich seine Funktionen zudem an die sich ständig wandelnden Anforderungen moderner Rechenzentren oder Serverräume anpassen. Das ist besonders wichtig, wenn Sie wegweisende Prototypen entwickeln oder vorgefertigte Rechenlösungen integrieren möchten, die Ihre Markteinführungszeit (Time to Market, TTM) verkürzen.

GIGABYTE Technology ist seit Langem ein Vorreiter bei FPGA-Anwendungen. Mitte der 2000er-Jahre brachte GIGABYTE den i-RAM auf den Markt, einen Solid-State-Speicher auf Basis eines Xilinx-FPGAs. In den vergangenen Jahren hat GIGABYTE eng mit führenden Unternehmen im FPGA-Markt wie Intel und Xilinx (seit der Übernahme durch AMD) zusammengearbeitet, um FPGA-basierte Beschleuniger in seine Serverlösungen zu integrieren. So bieten beispielsweise die H-Series High Density Server, die G-Series GPU Server und die R-Series Rack Server von GIGABYTE die erforderliche Dichte an Beschleunigerkarten und unterstützen den Einsatz von FPGA-Beschleunigern. Damit sind sie die ideale Lösung für Deep Learning, KI-Inferenz, High-Performance Computing (HPC) und weitere Anwendungen.