作者： achronix
随着人工智能机器学习 （AI ML） 和其他复杂的、以数据为中心的工作负载的广泛部署，对高性能计算的需求持续飙升，对高性能网络的需求持续呈指数级增长。 HPC 曾经是一个孤立的超级计算机领域，现在从超级计算机到边缘解决方案，在各个层面都可以看到 HPC，随着我们更快地将解决方案推向市场，网络安全和高复杂性应用程序发挥着更大的作用。
为了满足网络加速的需求，并提供灵活、可重新编程的网络，Achronix为数据中心运营商、云服务提供商和电信公司提供了基于Achronix Speedster7T FPGA芯片的Achronix网络基础设施代码（ANIC）和SmartNIC。 这些可编程加速器集成了 400 GbE 连接速度和 PCIe Gen 5 等前沿技术0 功能、片上网络和高速并行处理，提供无与伦比的性能、可扩展性和灵活性组合。
ANIC 是一个完整的设计，由模块化 FPGA IP 组成，提供针对高性能网络管道优化的 SmartNIC 解决方案的所有基本功能单元。 它强烈支持 400 GbE 和 PCIe Gen 50 功能使所有类型的用户能够根据其特定需求快速开发高带宽智能网卡解决方案，以满足他们随着条件变化而不断变化的需求。
更好的性能，更大的灵活性
为了提高网络性能，越来越多的客户转向 SmartNIC，因为它可以通过卸载数据包处理和加密等日常任务来减轻主机服务器 CPU 的负担。 除了节省 CPU 周期的经济效益外，卸载还可以提高整体系统性能和资源效率。 SmartNIC还具有可定制和可编程性，使用户能够灵活地适应不断变化的网络需求。
Infiniband （IB） 是一种用于高性能计算的传统网络技术。 虽然 IB 的性能很好，但它无法提供部署在传统数据中心（使用以太网作为标准网络协议）的 HPC HPC 解决方案所需的灵活性或密度。 Achronix的ANIC解决方案支持400 GbE的快速数据传输速率，同时还提供了在网络接口卡（NIC）上部署网络应用程序的能力。此功能可以显著提高应用程序性能并减少事务延迟。 基于 FPGA 的 ANIC 方法提供了出色的确定性和始终如一的低应用延迟，使 ANIC 成为具有严格实时处理需求的应用的首选。
实现 SmartNIC 架构的一种方法是在高性能网络数据路径中添加计算单元（如 ARM 内核等），以实现灵活可编程的网络。 虽然增加 CPU 内核确实提供了网络卸载和应用程序加速，但处理器内核可以提供的网络性能本身也受到限制。 电源和空间限制将单个网卡上可部署的内核数量限制为 10 个，从而限制了指令集，从而限制了性能。
ANIC 没有使用性能受限的 ARM 内核，而是在高性能 Achronix Speedster7T FPGA 器件上运行，而 Anic 的模块化架构简化了组件选择过程并加快了设计阶段。 此外，Speedster7T FPGA 器件的部分重新配置可实现动态调整，以满足不断变化的要求。 这种部署敏捷性可以节省大量时间和成本。
这是性能上一个数量级的飞跃，“Achronix Smartnic产品规划总监Scott Schweitzer说。 “在ANIC上可以在一微秒内完成的事情在ARM内核上可能需要几毫秒，而在几纳秒内完成的事情可能需要几微秒。 ”
基于ANA，用户有机会部署自定义IP功能。 这种自定义 IP 功能为自定义应用程序打开了大门，例如键值存储、入侵防御、重复数据删除和其他网络功能，所有这些功能都以 400 GB 的网络速度运行。
在高性能计算中使用 FPGA 加速的 SmartNIC：游戏规则改变者
高性能计算环境需要卓越的处理能力、高效的数据移动速度和高速互连能力，以实现最佳性能。 各种SmartNIC，特别是基于FPGA的解决方案，如Achronix提供的解决方案，可以无缝地满足这些要求。
在高性能计算中采用基于 FPGA 的 SmartNIC 的主要好处之一是定制。 借助 Speedster7T，具有 400 GbE 以太网和 PCIe Gen5 功能的可重新编程 FPGA，是高性能计算集群的多功能构建模块。
ACHRONIX构建了ANIC使用户能够优化其网络数据路径并加速网络应用。 ANIC 提供完整的 SmartNIC 管道，包括数据包接口、FIFO 缓冲区、标头解析器、流、规则引擎和 DMA 引擎。 每个功能单元都可以根据客户的需求进行选择或消除，从而实现全部或部分数据包加速，并在 Speedster7T FPGA 器件上为客户定义的网络加速应用保留高达 50% 的逻辑资源。
Speedster7T FPGA 器件还提供 2D 片上网络 （2D NOC），旨在在 FPGA 芯片内提供高达 20 Tbps 的带宽，并进一步增强模块化应用的部署。 每个ANIC模块都可以放置在FPGA上，也可以利用80个网络接入点进行实时升级。
Anic 的逻辑模块可以像乐高积木一样组合在一起，以创建量身定制的 SmartNIC 解决方案，“Schweitzer 说。 根据他们想要实现的目标，客户可以选择使用部分或全部 ANIC 功能单元来组装解决方案。 “这种模块化的可组合性确保用户只使用特定应用所需的模块，从而消除了不必要的开销。
在 HPC 中，加速 IO 至关重要。 SmartNIC 允许超快速的数据移动，这有助于快速处理大型数据集。 例如，在需要更深入的数据包检测的 DDoS 缓解应用中，ANANIC 基于 FPGA 的高度并行设计支持高效的数据包处理，以确保及时识别和缓解威胁。
在高性能计算和数据驱动应用的时代，Achronix提供基于FPGA的SmartNIC，提供无与伦比的速度、卸载的处理能力、增强的安全性和卓越的灵活性。 无论是寻求高速数据处理、减少延迟还是提高整体效率，SmartNIC 都为高性能网络的未来铺平了道路。 随着数据的激增和应用需求的不断增长，SmartNIC 对于任何希望突破高性能网络和计算界限的人来说都是一项关键的创新。
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