Amazon EC2 F1-Instances

Schnellere Entwicklung und Bereitstellung von FPGA-Beschleunigern in der Cloud ermöglichen

Amazon EC2 F1-Instances nutzen FPGAs für die benutzerdefinierte Hardwarebeschleunigung in der Cloud. F1-Instances sind einfach zu programmieren und enthalten alles, was Sie zum Entwickeln, Simulieren, Debuggen und Kompilieren Ihres Hardwarebeschleunigungscodes benötigen, einschließlich eines FPGA Developer AMI und der Unterstützung der Entwicklung auf Hardwareebene in der Cloud. Die Verwendung von F1-Instances zum Bereitstellen von Hardwarebeschleunigungen kann in vielen Anwendungen hilfreich sein, um komplexe wissenschaftliche, technische und geschäftliche Probleme zu lösen, die eine große Bandbreite, ein besseres Netzwerk und äußerst hohe Datenverarbeitungsfähigkeiten erfordern. Gute Zielanwendungen für F1 sind solche, die eine bescheidene Anzahl von verschiedenen Operationen haben, die einen wesentlichen Teil der Anwendungslaufzeit ausmachen. Beispiele für solche Anwendungen sind Big Data-Analyse, Genomics, EDA (Electronic Design Automation), Bild- und Videoverarbeitung, Kompression, Sicherheit und Suche / Analyse. Kunden nutzen F1-Instances, wenn sie große Datenmengen zu niedrigeren Gesamtkosten verarbeiten müssen, sowie wenn die Beschleunigung dazu beiträgt, die Verarbeitungszeit deutlich zu reduzieren.

F1-Instances bieten vielfältige Entwicklungsumgebungen: von Low-Level-Hardwareentwicklern bis hin zu Softwareentwicklern, die mit C/C++- und openCL-Umgebungen vertraut sind (verfügbar auf unserem GitHub). Wenn das FPGA-Design fertig gestellt ist, können Sie es als Amazon FPGA Image (AFI) registrieren und dieses in Ihrer F1-Instance in nur wenigen Klicks bereitstellen. Sie können die AFIs beliebig oft und in beliebig vielen F1-Instances wiederverwenden. Bei Verwendung des FPGA Developer AMI fallen keine Softwarekosten für die Entwicklungstools an und Sie können die FPGAs auf Ihrer F1-Instance beliebig oft ohne zusätzliche Kosten programmieren.

Erfahren Sie, wie Amazon EC2 F1-Instances Ihre benutzerdefinierten Bestätigungsanforderungen unterstützt

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Vorteile

SKALIERBARES HIGH-PERFORMANCE-COMPUTING

Anders als interne Systeme bietet High-Performance-Computing auf Amazon EC2 F1-Instances nicht nur praktisch unbegrenzte Kapazität zum Skalieren Ihrer Infrastruktur, sondern auch die entsprechende Flexibilität, um Ressourcen problemlos und so oft zu ändern, wie Ihr Workload dies erfordert. Sie können Ihre Ressourcen so konfigurieren, dass sie den Anforderungen Ihrer Anwendung entsprechen, so viele FPGA-Instances wie nötig in wenigen Minuten starten und nur für das bezahlen, was Sie verwenden.

BESCHLEUNIGUNG DER RECHENZEIT UM BIS ZU 100-FACH

Amazon EC2 F1-Instances bieten eine bis zu 100-fache Beschleunigung im Vergleich zu CPUs für eine Vielzahl von rechenintensiven Anwendungen. Kunden können benutzerdefinierte Beschleuniger direkt aus dem AWS Marketplace heraus entdecken, testen und einsetzen, um ihre Compute-Pipelines mit Leichtigkeit zu beschleunigen. Es ist nicht notwendig, zu wissen, wie man FPGAs programmiert, da F1-basierte Produkte, die von F1-Technologiepartnern entwickelt wurden, wie jede andere EC2-Instance-Software verpackt werden.

LEICHTIGKEIT DER BESCHLEUNIGUNGSENTWICKLUNG

Entwickler können ihre FPGA-Entwicklung mit fortschrittlichen Cloud-basierten Tools und Abläufen beschleunigen, die es ihnen ermöglichen, sich auf ihre wertschöpfende Beschleunigungslogik zu konzentrieren. Entwickler können praktische Erfahrungen mit Online-Tutorials im Selbststudium sammeln und von vielen GitHub-Beispielen lernen. Um den Debugging-Prozess zu erleichtern, hat AWS virtuelle Hardware-Debugging-Tools wie das virtuelle JTAG entwickelt, die eine vertraute Entwicklungsumgebung bieten, die es mehreren Entwicklern ermöglicht, Fortschritte zu machen, ohne auf begrenzte interne Ressourcen angewiesen zu sein.

Anwendungsfälle

Genomforschung

Die Menge und Komplexität der biologischen Daten, die von den Genomforschern verarbeitet werden müssen, wächst weiter und sie müssen Petabyte an Daten verarbeiten, um die Bedürfnisse der Ärzte und ihrer Patienten schnell zu erfüllen. F1-Instances sind eine ideale Lösung für diese zeitkritischen Anwendungsfälle und auch für die Verarbeitung großer Datenmengen. FPGAs können bis zu 30-fach bessere Rechenkosten im Vergleich zu den neuesten CPU-Instances auf AWS bieten.

Finanzanalyse

Die Finanzdienstleistungsbranche hat einen steigenden Bedarf an beschleunigten Rechenfunktionen für eine Vielzahl von Anwendungen, einschließlich Risikomodellierung und -analyse, Transaktionsanalyse für die Sicherheit, Datenanalyse und mehr. Finanzdienstleistungsunternehmen können F1-Instances nutzen, um die Genauigkeit der Risikomodellierung und -analyse zu verbessern, was dazu beiträgt, ihre Entscheidungsprozesse drastisch zu verbessern und schnellere Ergebnisse zu erzielen, so dass ein Trader bessere Beurteilungen auf der Grundlage neuer Daten vornehmen kann. Mit CPUs können Banken nur einmal am Tag ein Risikomodell erstellen, während sie mit FPGAs Echtzeitanalysen nutzen können.

Videobearbeitung in Echtzeit

Hochleistungsvideoanwendungen in Sendequalität, wie z. B. Videoanalysen, sowie Videotranscodierung und -kompression stellen Echtzeitanforderungen an die Analyse. Die Videokompression ist ein spezieller Anwendungsfall, um die ISP-Bandbreite zu sparen, und die Echtzeit-Videokompression ermöglicht es Unternehmen, die Live-Video an Kunden streamen, die Bandbreitenkosten ihres Dienstleisters zu senken. F1-Instances sind die ideale Lösung, um die Anforderungen dieser Anwendungen ohne Einbußen bei der Qualität zu erfüllen.

Bildbearbeitung mit großem Datendurchsatz

Große Websites können Speicherplatz sparen, indem sie die Bildtranscodierung im Handumdrehen durchführen. Zum Beispiel die Verarbeitung einer großen Menge von Daten, die von Smartphone-Kunden stammen.

Suche und Analyse von Big Data

Das Volumen, die Vielfältigkeit und die Geschwindigkeit der Datenanalyse sowie die Suchanforderungen bei vielen Big-Data-Anwendungen sind mittlerweile so stark angestiegen, dass Kunden nach einer Hardwarebeschleunigung suchen, um mit diesen Anforderungen Schritt zu halten. Bei diesen Anwendungen können Kunden von der höheren Leistung von F1-Instances profitieren, um ihren Anforderungen hinsichtlich der Analyse von Big Data und bei der Suche nachzukommen.

Netzwerk und Sicherheit

AWS-FPGAs beinhalten die Möglichkeit, Netzwerkpakete mit Leitungsgeschwindigkeit über die virtuelle Ethernet-Funktion effizient zu verarbeiten. Mit dieser Fähigkeit können Cloud-FPGAs für Sicherheitsanwendungen wie Deep Packet-Inspektion oder Hochleistungs-Load-Balancer und jede andere Netzwerkanwendung verwendet werden, die eine kundenspezifische Echtzeit-Paketverarbeitung erfordert.

Funktionen

FPGA (Field Programmable Gate Array)

FPGAs sind reprogrammierbare Hardwaregeräte, die jede Logikfunktion implementieren können. Dadurch ähneln FPGAs benutzerdefiniertem Silizium (auch bekannt als Application-Specific Integrated Circuits oder ASICs) und ermöglichen es Entwicklern, benutzerdefinierte Prozessoren/Beschleuniger zu erstellen, die eine optimierte Datenverarbeitung bieten, die auf die Beschleunigung eines bestimmten Workloads zugeschnitten ist. Dies ermöglicht in Einzelfällen eine deutliche Beschleunigung gegenüber fest installierten Rechenlösungen wie CPUs und GPUs.

Entwicklungs-Kit

Entwickler können mit F1-Instances beginnen, indem sie ein AWS-Konto erstellen und das AWS-FPGA-Entwicklungs-Kit herunterladen. Das Kit ist auf GitHub verfügbar und enthält alle Dokumentationen über F1, interne FPGA-Schnittstellen und Compiler-Skripte zur Erzeugung von Amazon FPGA Images (AFIs). AWS-FPGAs unterstützen mehrere Entwicklungsumgebungen, um sowohl Hardware- als auch Softwareentwickler zu unterstützen. Das HDK bietet eine vollständig benutzerdefinierte Hardwareentwicklung, und die softwaredefinierte Umgebung ermöglicht die Entwicklung von Beschleunigungen mit C/C++/OpenCL-Code ohne Hardwarekenntnisse. Dies ermöglicht eine schnelle FPGA-Entwicklung für die EC2 F1-Instances.

FPGA Developer AMI

Der FPGA Developer AMI beinhaltet Xilinx Vivado ohne zusätzliche Softwarekosten sowie eine vorgefertigte Tool-Entwicklungsumgebung mit Skripten und Tools zur Simulation Ihres FPGA-Designs und zur Erstellung und Registrierung Ihres AFI. Der FPGA Developer AMI enthält also Tools zum Debuggen und Kompilieren von Code. Sie können das FPGA-Entwickler-AMI auf einer Amazon EC2-Instance bereitstellen sowie schnell die Ressourcen, die zum Schreiben und Testen des FPGA-Designs erforderlich sind, bereitstellen.

Produktdetails

Name FPGAs
vCPUs Instance-Arbeitsspeicher (GiB) SSD-Speicherung (GB) Enhanced Networking EBS-optimiert On-Demand-Preis/Std.* 1 Jahr lang Reserved Instance pro Stunde* 3 Jahr lang Reserved Instance pro Stunde*
f1.2xlarge 1
8 122 470
Ja Ja 1,65 USD 1.06 USD 0,76 USD
f1.4xlarge 2 16 244
940
Ja Ja 3,30 USD 2,12 USD 1,52 USD
f1.16xlarge 8
64 976
4 x 940
Ja Ja 13,20 USD 8,50 USD 6,10 USD

* Die angegebenen Preise gelten für Linux / Unix in der AWS-Region USA Ost (Nord-Virginia) und sind auf den nächsten Cent gerundet. Die Preise für 1 Jahr lang und 3 Jahr lang Reserved Instances beziehen sich auf die Zahlungsoptionen "Partial Upfront". Vollständige Preisdetails finden Sie auf der Seite der Amazon EC2-Preise.  

Blog-Beiträge und Artikel

Jeff-Barr_Bio-Pic

EC2 F1-Instances mit FPGAs – jetzt allgemein verfügbar

"Dieses hochgradig parallelisierte Modell ist ideal für den Aufbau benutzerdefinierter Beschleuniger zur Bearbeitung CPU-intensiver Probleme. Richtig programmiert, hat ein FPGA das Potenzial, eine 30-fache Beschleunigung für viele Arten von Genomik, seismischer Analyse, finanzieller Risikoanalyse, Big Data-Suche und Verschlüsselungsalgorithmen und Anwendungen zu bieten."

Jeff Barr

19.4.2017

aaronfriedman

Wie DNAnexus und Edico Genome die Präzisionsmedizin bei Amazon Web Services (AWS) unterstützen

"Heute wird Edico Genome auf unseren FPGA-basierten Amazon EC2 F1-Instances eingesetzt und kann eine ganze Genomsequenz in etwa 70 Minuten auf einem f1.2xlarge-Instance-Typ und in etwa 30 Minuten auf einem f1.16xlarge-Instance-Typ verarbeiten. Diese Geschwindigkeiten können 10-fach schneller sein als die aktuellen State-of-the-Art-Algorithmen."

Aaron Friedman und Ujjwal Ratan

27.9.2017

miachampion

Das Co-Design von Hardware-Software im Rechenzentrumsbereich mit FireSim und Amazon EC2 F1-Instances in die Cloud bringen.

"FireSim senkt die Einstiegsschwelle und macht es für alle einfacher, die Leistungsfähigkeit einer FPGA-beschleunigten Rechenumgebung zu nutzen."

Mia Champion

25.10.2017

aaronfriedman

Beschleunigung der Präzisionsmedizin im Maßstab

"Edico Genome hat sich mit dem CHOP (Children's Hospital of Philadelphia) zusammengetan, um seine FPGA-beschleunigte Genom-Pipeline-Software, genannt DRAGEN, zu demonstrieren ... Dies stellte einen Guinness-Weltrekord für die schnellste Analyse von 1000 ganzen menschlichen Genomen auf, und zwar mit 1000 EC2 f1.2xlarge-Instances in einer einzigen AWS-Region."

Aaron Friedman und Angel Pizarro

16.11.2017

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