Akcelerowana przez Fpga analityka: Od pojedynczych węzłów do klastrów

Oryginalny tytuł:

Fpga-Accelerated Analytics: From Single Nodes to Clusters

Zawartość książki:

Centra danych obsługujące aplikacje intensywnie wykorzystujące dane, stosowane w uczeniu maszynowym i usługach online, stoją przed ważnym wyzwaniem: ilość danych, które muszą być przechowywane i przetwarzane, rośnie w tempie wykładniczym, podczas gdy wydajność tradycyjnych procesorów od lat pozostaje w stagnacji, ponieważ prawo Moore'a się zmniejsza. Pod wpływem tych trendów aplikacje do przetwarzania i zarządzania danymi stają się coraz bardziej rozproszone, co prowadzi do powstawania nowych wąskich gardeł w przepływie danych na różnych poziomach architektury oprogramowania i sprzętu. Autorzy pokazują, w jaki sposób wyspecjalizowane akceleratory sprzętowe mogą stanowić odpowiedź na problem stagnacji obliczeniowej i być pomocne w zmniejszaniu wąskich gardeł przepływu danych poprzez umieszczenie ich we właściwym miejscu w architekturze komputera. Koncentrują się oni na programowalnych macierzach bramek (FPGA) i pokazują, w jaki sposób umożliwiają one wyrażanie algorytmów w sposób zasadniczo różniący się od procesorów CPU lub GPU. Wiele dużych firm wykorzystuje te techniki akceleracji w swoich ofertach przechowywania i przetwarzania danych.

Autorzy omawiają korzyści płynące z wykorzystania układów FPGA w kontekście przetwarzania analitycznego, zarówno jako akceleratora w ramach jednowęzłowej bazy danych, jak i jako części rozproszonych potoków analizy danych. Przedstawiają wytyczne dotyczące projektowania akceleratorów w obu scenariuszach oraz przykłady integracji z pełnoprawnymi relacyjnymi bazami danych. Czynią to przez pryzmat ostatnich projektów badawczych, które badają, w jaki sposób pojawiające się intensywne obliczeniowo operacje w bazach danych mogą skorzystać z układów FPGA. Wreszcie, podkreślają przyszłe wyzwania badawcze w zakresie programowalności i integracji oraz omawiają trendy architektoniczne, które napędzają szybkie przyjęcie akceleratorów w centrach danych i chmurze.

Monografia zapewnia badaczom i praktykom zwięzły wgląd w to, w jaki sposób układy FPGA mogą odgrywać ważną rolę w projektowaniu nowoczesnych systemów obliczeniowych intensywnie wykorzystujących dane. Opierając się zarówno na teorii, jak i praktycznych implementacjach, czytelnicy szybko zapoznają się z techniką, która znacznie poprawi wydajność systemu.