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. Beispiele für Zielanwendungen, die von der F1-Instance-Beschleunigung profitieren können, gibt es etwa in den Bereichen Genomik, Suche/Analytik, Bild- und Videoverarbeitung, Netzwerksicherheit, Elektronische Designautomatisierung (EDA), Bild- und Dateikomprimierung sowie Big-Data-Analytik.

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 Entwickler-AMI fallen keine Softwarekosten für die Entwicklungstools an und Sie können die FPGAs auf Ihrer F1-Instance beliebig oft ohne zusätzliche Kosten programmieren.

Amazon-EC2-F1-Instances mit anpassbaren FPGAs für die Hardwarebeschleunigung (2:13)

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 F1-Instances von Amazon EC2 sind die ideale Option, um riesige Mengen an Genomdaten zu verarbeiten, die schnellste Zeit bis zu Ergebnissen mit höchster Genauigkeit und niedrigen Kosten pro Genom zu liefern. FPGAs können eine bis zu 30-fache Next-Generation-Sequencing (NGS)-Rechenbeschleunigung im Vergleich zu den neuesten CPU-basierten Instances auf AWS bieten.

Netzwerk und Sicherheit

Die F1-Instances von Amazon EC2 F1 bieten die Möglichkeit, Netzwerkpakete effizient mit Leitungsgeschwindigkeit zu berechnen, indem sie die virtuelle Ethernet-Funktion nutzen. Mit dieser Fähigkeit können eingeschaltete FPGAs für Sicherheitsanwendungen wie Deep Packet Inspection oder Hochleistungs-Load-Balancer oder andere Netzwerkanwendungen, die Echtzeit-Paketverarbeitung erfordern, verwendet werden.

Videobearbeitung in Echtzeit

Anwendungen für die Transkodierung von Live-Übertragungen von Video mit F1-Instances bieten eine höhere Leistung als Anwendungen, die Compute-Instances verwenden. F1-Instances sind eine ideale Lösung, um die Anforderungen dieser Anwendungen zu erfüllen und die Kosten für die Berechnung ohne Qualitätseinbußen zu senken.

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.

Finanzanalyse

Finanzorganisationen können F1-Instances verwenden, um schnellere Ergebnisse bei der Risikomodellierung und -analyse, der Transaktionsanalyse für die Sicherheit sowie bei anderen Workloads zu erhalten.

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.

Kundengeschichte

Wir setzen die FPGA-basierten F1-Instances ein, um die Genomsequenzierung drastisch zu beschleunigen. Was früher 20 Stunden an Verarbeitungszeit benötigt hätte, können wir jetzt in nur 3 Stunden erreichen.

Professor Dr. Torsten Haferlach Chief Executive Officer, Münchner Leukämielabor

Weitere Informationen »

Technologiepartner

BigStream-logo

Bigstream ist eine automatisierte Beschleunigungstechnologie für Apache Spark. Es umfasst einen Compiler und eine Laufzeitumgebung, die die Ausführung von Spark-Anwendungsaufgaben auf Amazon F1-FPGA-Instances leiten, ohne dass der Benutzer den Code ändern muss. Benutzer erleben eine bis zu 10-fache Leistungssteigerung. Zusätzlich zum Einzelknotenbetrieb unterstützt Bigstream auch das Clustering von F1-Instances. Bigstream ist in der öffentlichen Vorschau kostenlos als Amazon Machine Image (AMI) für Amazon Elastic Compute Cloud (EC2) F1-Instances aller Größen verfügbar.

falcon-merlin-logo

Merlin™ Compiler bringt die Leistungsfähigkeit der FPGA-Beschleunigung zu Anwendungsentwicklern mit einem einfachen Software-Programmiermodell und ohne Hardware-Kenntnisse. Es bietet einen automatisierten Kompilierungsfluss von C/C++ zu hochoptimierten FPGA-Beschleunigern. Es ermöglicht signifikante Produktivitätssteigerungen bei gleichzeitiger Beibehaltung einer mit der manuellen Optimierung vergleichbaren Leistung.

ILLUMINA_LOGO_B&W_new

Die Illumina DRAGEN Bio-IT-Plattform von Illumina DRAGEN bietet eine genaue, ultraschnelle Analyse des sekundären Genoms von Sequenzierungsdaten. Es ermöglicht Labors aller Größen und Disziplinen, mehr mit ihren genomischen Daten zu tun. Die DRAGEN-Plattform verwendet FPGA-basierte Amazon EC2 F1-Instances, um hardwarebeschleunigte Implementierungen von Genomanalyse-Algorithmen wie BCL-Konvertierung, Mapping, Ausrichtung, Sortierung, Duplikatmarkierung und Haplotyp-Variantenaufruf bereitzustellen. Die Sekundäranalyse eines menschlichen Genoms mit DRAGEN dauert auf Amazon EC2 F1 Instances weniger als 20 Minuten, was 30x schneller ist als ohne Beschleunigung. Dragen auf AWS ist hier oder über den Illumina BaseSpace Sequenzierungs-Hub verfügbar.

InAccel_logo

Die InAccel FPGA-Accelerated ML (AML) Suite bietet eine Reihe von Beschleunigern, die auf Amazon EC2 F1-Instances für ML-Anwendungen laufen. Anwendungen, die mit gängigen Frameworks wie Apache Spark, Scikit-learn und Keras entwickelt wurden, können mit der InAccel FPGA-Accelerated ML Suite beschleunigt werden. Es wird als vollständig integriertes AMI ausgeliefert, das zur Beschleunigung von Algorithmen für tiefes Lernen und Machine Learning zur Klassifizierung und Clusterbildung verwendet werden kann. InAccel's neuartiger "FPGA Resource Manager" Docker-Container verwaltet alle verfügbaren FPGA-Ressourcen und ermöglicht es Entwicklern, ihre containerisierten Workloads nahtlos auf mehrere F1 Instances zu skalieren.

Reniac-logo

rENIAC ist ein vollständig verwalteter, hochverfügbarer Cassandra-Beschleuniger, der von Amazon EC2 F1 Instances aktiviert wird und mehrere TBs an heißen Daten speichert, um eine bis zu 10-fache Leistungssteigerung, 10-fache Dichteerhöhung und 15-fache Latenzreduzierung gegenüber Cassandra allein zu erzielen. rENIAC nutzt SSDs zur Zwischenspeicherung von Daten, eng gekoppelt mit FPGA-basierter Beschleunigung, um auf TBs an Daten mit speicherähnlicher Leistung zuzugreifen und diese zu bedienen. rENIAC ist auch mit DataStax-Clustern kompatibel.

Socianext-logo

Socionext, ein führender Anbieter von Produkten für die Videoverarbeitung und -verteilung, verfügt über jahrzehntelange Erfahrung mit hardwarebasierten Lösungen, die für die Entwicklung einer leistungsstarken und innovativen FPGA-basierten virtuellen Serverplattform unerlässlich sind. Durch die Zusammenarbeit mit AWS bietet Socionext eine hardwarebeschleunigte, Cloud-basierte Codierungslösung für Amazon EC2 F1 Instances an, die konsistente, qualitativ hochwertige Videostreams gewährleistet und gleichzeitig die Verarbeitungszeit und die Lieferkosten erheblich reduziert.

Trend-Micro

Trend Micro bietet über die Trend Micro Cloud One Plattform automatisierte, flexible und umfassende Sicherheit für AWS Kunden. Trend Micro, ein fortschrittlicher Technologiepartner, nutzt die Amazon EC2 F1 Instances, um unseren gemeinsamen Kunden die Möglichkeit zu geben, die Recheneffizienz und Leistung bei der Überprüfung des Netzwerkverkehrs zu maximieren, so dass Kunden schnell und effizient eine breite, skalierbare Sicherheit auf Netzwerkebene auf AWS bereitstellen können.

Valtix-logo

"Durch die Verwendung von Amazon EC2 F1 Instances kann Valtix eine hohe Leistung und niedrige Latenzzeiten bei der SSL-Verschlüsselung/Entschlüsselung und Deep Packet Inspection (DPI) zur Erkennung von Bedrohungen bieten", sagte Vijay Chander, CTO und Mitbegründer von Valtix. "Dies verschafft Valtix einen Vorteil als der erste cloud-native fortschrittliche Netzwerksicherheits-Service der Branche, der vor Angriffen schützt, Exfiltration verhindert und die seitliche Bewegung von Bedrohungen stoppt. Kunden können ihre Cloud-Anwendungen schnell entdecken,Auto Scaling-Sicherheit bereitstellen und ihre Anwendungen verteidigen.

F1-Instances für Bildung und Forschung

Personen im Bildungs- und Forschungswesen können F1-Instances verwenden, um bei Bedarf auf programmierbare Hardware (FPGA) zugreifen zu können, ohne teure Hardware erwerben zu müssen, die die meiste Zeit unbenutzt bleibt. F1-Instances ermöglichen den Fernzugriff auf programmierbare Hardware (FPGA), wenn lokaler Hardware-Zugriff nicht möglich ist und eignen sich insbesondere für Fernbildungsszenarien. Besuchen Sie für weitere Informationen Amazon EC2 F1-Instances für Personen im Bildungswesen.

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.  

Tutorials

Entwicklung auf AWS F1 mit SDAccel und RTL Kernels – Teil 1 von 4 (30:43)
Entwicklung auf AWS F1 mit SDAccel und RTL Kernels – Teil 2 von 4 (9:21)
Entwicklung auf AWS F1 mit SDAccel und RTL Kernels – Teil 3 von 4 (41:36)
Entwicklung auf AWS F1 mit SDAccel und RTL Kernels – Teil 4 von 4 (31:09)

Partnerlösungen

Edico Genome Cloud-basierte Genomanalyse mit AWS F1-Instances: Unterstützt von Xilinx (3:11)
rENIAC Data Store Acceleration-as-a-Service mit Amazon EC2 F1-Instances: Unterstützt von Xilinx (3:05)
Bigstream zeigt nahtlose Hyperbeschleunigung (3:48)
NGCodec Videoenkodierung in der Cloud mit Amazon EC2 F1-Instances: Unterstützt von Xilinx (3:20)

Weitere Ressourcen

600x400-illumina_logo

Bereitstellung von Illumina DRAGEN in der AWS Cloud mit neuem Quick Start 

Illumina DRAGEN Bio-IT-Plattform: Neues in der Version 3.6 (51:16)
Einführung von Amazon EC2 F1-Instances (0:59)
FPGA-beschleunigtes Computing mit Amazon EC2 F1-Instances (49:29)

Erste Schritte mit AWS

Step 1 - Sign up for an AWS account

Registrieren Sie sich, um ein AWS-Konto zu erstellen

Sie erhalten sofort Zugriff auf das kostenlose AWS-Kontingent.
icon2

Erfahren Sie mehr in unseren 10-Minuten-Tutorials

Entdecken und lernen Sie mit einfachen Tutorials.
icon3

Beginnen Sie die Erstellung mit AWS

Erstellen Sie mithilfe von Schritt-für-Schritt-Anleitungen AWS-Projekte.

Amazon EC2 kostenlos testen! 

Zum kostenlosen Testen hier klicken

Das kostenlose Kontingent für AWS umfasst ein Jahr lang jeden Monat 750 Stunden Nutzung von Linux- und Windows-t2.micro-Instances. Um innerhalb des kostenlosen Kontingents zu bleiben, verwenden Sie nur EC2 Micro-Instances. Details zum kostenlosen Kontingent für AWS anzeigen >>

Sind Sie startbereit?
Registrieren
Haben Sie Fragen?
Kontakt