Instancias F1 de Amazon EC2

Logra un desarrollo e implementación en la nube de aceleradores FPGA más rápido

Las instancias F1 de Amazon EC2 usan FPGA para lograr la entrega de aceleraciones personalizadas de hardware. Las instancias F1 son sencillas de programar e incluyen todos los recursos necesarios para desarrollar, simular, depurar y compilar su código de aceleración de hardware, incluida una AMI para desarrolladores de FPGA y el soporte del desarrollo en el nivel del hardware en la nube. Usar instancias F1 para implementar hardware acelerado puede resultar útil en numerosas aplicaciones a fin de resolver problemas empresariales, de ciencia e ingeniería complejos que requieren una gran capacidad de ancho de banda, redes optimizadas y cómputo de alto nivel. Algunas de las aplicaciones que pueden beneficiarse de la aceleración con las instancias F1 son las siguientes: genómica, búsqueda/análisis, procesamiento de imágenes y videos, seguridad de redes, automatización del diseño electrónico (EDA), compresión de imágenes y archivos, y análisis de big data.

Las instancias F1 proporcionan entornos de desarrollo diversos, tanto para desarrolladores de hardware de nivel bajo como para desarrolladores de software que trabajan mejor en entornos C/C++ y openCL (disponible en nuestro GitHub). Una vez que el diseño de la FPGA esté completo, podrá registrarlo como imagen de FPGA de Amazon (AFI) e implementarlo en su instancia de F1 con tan solo unos clics. Puede volver a utilizar sus AFI todas las veces y en todas las instancias F1 que desee. El uso de la AMI para desarrolladores de FPGA no conlleva ningún cargo por el software de las herramientas de desarrollo, y puede programar la FPGA en su instancia F1 todas las veces que desee sin tarifas adicionales.

Instancias F1 de Amazon EC2 con FPGA personalizables para aceleración de hardware (2:13)

Beneficios

INFORMÁTICA DE ALTO DESEMPEÑO ESCALABLE

A diferencia de los sistemas locales, ejecutar tareas de informática de alto rendimiento en las instancias F1 de Amazon EC2 ofrece capacidad prácticamente ilimitada para escalar su infraestructura y la flexibilidad para cambiar los recursos con facilidad y tan a menudo como lo requiera su carga de trabajo. Puede configurar sus recursos para cumplir con las demandas de su aplicación y lanzar todas las instancias FPGA que desee en minutos y pagar solo por lo que usa.

ACELERACIÓN DEL TIEMPO DE CÓMPUTO HASTA 100 VECES

Las instancias F1 de Amazon EC2 proporcionan una aceleración hasta 100 veces mayor comparadas con las CPU en varias aplicaciones dependientes en la capacidad de cómputo. Los clientes podrán descubrir, probar e implementar aceleradores personalizados desde AWS Marketplace para acelerar sus canales de datos de cómputo con facilidad. No es necesario saber cómo programar FPGA ya que los productos basados en F1 desarrollados por socios de tecnología F1 son compilados como cualquier otro software para instancias EC2.

FÁCIL DESARROLLO DE ACELERACIÓN

Los desarrolladores pueden acelerar su desarrollo FPGA con herramientas avanzadas basadas en la nube y con flujos que les permiten concentrarse en la lógica de aceleración de agregado de valor. Los desarrolladores pueden obtener experiencia práctica a través de cursos autodidácticos en línea y aprender de la gran cantidad de ejemplos en GitHub. Para facilitar el proceso de depuración, AWS desarrolló herramientas de depuración virtuales de hardware como JTAG virtual, las cuales proporcionan un entorno familiar de desarrollo que permite que varios desarrolladores trabajen sin necesidad de depender de recursos locales limitados.

Casos de uso

Investigación genómica

Las instancias de Amazon EC2 F1 son la opción ideal para procesar cantidades masivas de datos genómicos, proporcionar resultados más rápidos, con mayor precisión y bajo costo por genoma. Las FPGA pueden proporcionar una aceleración informática de 30 veces de la secuenciación de próxima generación (NGS) en comparación con las últimas instancias basadas en CPU de AWS.

Redes y seguridad

Las instancias de Amazon EC2 F1 ofrecen la capacidad para procesar paquetes de redes de manera eficiente a velocidad de línea utilizando la característica de ethernet virtual. Con esta característica, las FPGA pueden utilizarse para aplicaciones de seguridad, como la inspección profunda de paquetes o los balanceadores de carga de alto rendimiento y otras aplicaciones de redes que necesite procesar paquetes en tiempo real.

Procesamiento de videos en tiempo real

Las aplicaciones de transcodificación de transmisión de video en vivo que utilizan instancias F1 ofrecen mayor rendimiento que las aplicaciones que utilizan instancias informáticas. Las instancias F1 son la solución ideal para cumplir con los requisitos de estas aplicaciones, ya que reducen los costos de informática sin arriesgar la calidad.

Búsqueda y análisis de big data

El volumen, la variedad y la velocidad de los requisitos de búsqueda y análisis de datos en muchas aplicaciones de big data han incrementado hasta el punto en que los clientes están considerando la aceleración de hardware para poder mantener el ritmo. En esas aplicaciones, los clientes pueden aprovechar el rendimiento mejorado de las instancias F1 para cumplir requisitos de búsqueda y análisis de big data.

Análisis financiero

Las organizaciones financieras pueden usar instancias F1 para obtener resultados más rápidos de modelado y análisis de riesgos, análisis de transacción para seguridad además de otras cargas de trabajo.

Características

Matriz de puertas programables (FPGA)

Las FPGA son dispositivos de hardware reprogramables que pueden implementar cualquier función lógica. Esto hace que las FPGA sean similares a los chips personalizados (también conocidos como Circuitos integrados específicos de aplicaciones, o ASIC), lo cual le permite a los desarrolladores crear procesadores/aceleradores personalizados que proporcionan una capacidad de cómputo optimizada para acelerar una carga de trabajo específica. En casos específicos, esto permite una aceleración significativa comparado con las soluciones de cómputo de funciones fijas como las CPU o las GPU.

Kit de desarrollo

Para comenzar a utilizar instancias F1, los desarrolladores pueden crear una cuenta de AWS y descargar el kit de desarrollo de FPGA de AWS. El kit está disponible en GitHub e incluye toda la documentación sobre F1, interfaces internas de FPGA, y scripts de compiladores para generar imágenes de FPGA de Amazon (AFI). Las FPGA de AWS soportan varios entornos de desarrollo, lo cual permite que sean utilizadas tanto por desarrolladores de hardware como de software. El HDK permite un desarrollo de hardware completamente personalizado, y el entorno para software permite desarrollar aceleraciones utilizando código en C/C++/OpenCL sin necesidad de poseer conocimientos de hardware. Esto permite un rápido desarrollo de FPGA para las instancias F1 de EC2.

AMI para desarrolladores de la FPGA

La AMI para desarrolladores de FPGA incluye Xlinx Vivavo sin costo alguno por software y un entorno de desarrollo de herramientas preempaquetado, con scripts y herramientas para simular el diseño de su FPGA, y crear y registrar su AFI. La AMI para desarrolladores de FPGA también incluye herramientas para depurar y compilar su código. Puede implementar la AMI destinada a desarrolladores de FPGA en una instancia de Amazon EC2 y aprovisionar con rapidez los recursos necesarios para escribir y probar el diseño de su FPGA.

Historia de cliente

Pudimos usar las instancias F1 basadas en FPGA para agilizar en gran medida el proceso de secuenciación de genoma integral. El resultado: el proceso que solía demorar 20 horas de tiempo de cómputo, ahora se completa en tan solo 3 horas.

Profesor Dr. Torsten Haferlach, director ejecutivo, Munich Leukemia Lab

Más información »

Socios tecnológicos

BigStream-logo

Bigstream es una tecnología de aceleración automatizada para Apache Spark. Incluye un compilador y tiempo de ejecución que dirige la ejecución de tareas de aplicación de Spark hacia las instancias Amazon F1 FPGA que requieren cambio de código de usuario cero. Los usuarios experimentan una mejora de hasta 10 veces en el rendimiento. Además de la operación de nodos simples, Bigstream también admite la agrupación de instancias F1. Bigstream está disponible en la vista previa pública sin costo como Amazon Machine Image (AMI) para instancias Amazon Elastic Compute Cloud (EC2) F1 para todos los tamaños.

falcon-merlin-logo

El compilador Merlin™ lleva la potencia de aceleración de FPGA a los desarrolladores de aplicación con un modelo de programación de software simple y sin necesidad de tener conocimiento de hardware. Proporciona un flujo de compilación automatizado de C/C++ para los aceleradores FPGA altamente optimizados. Permite ganancias significativas en la productividad a la vez que mantiene un rendimiento comparable con la optimización manual.

ILLUMINA_LOGO_B&W_new

La plataforma DRAGEN Bio-IT de Illumina análisis de datos de secuencia del genoma secundario ultra rápido. Permite que laboratorios de todos los tamaños y disciplinas hagan más con sus datos genómicos. La plataforma DRAGEN utiliza instancias Amazon EC2 F1 basadas en FPGA para proporcionar implementaciones aceleradas por hardware de algoritmos de análisis genómicos, tales como conversión de BCL, asignación, alineación, ordenación, marcado duplicado y llamado de variantes en haplotipos. El análisis secundario de un genoma humano con DRAGEN toma menos de 20 minutos de instancias de Amazon EC2 F1 que es 30 veces más rápidas que sin aceleración. Dragen en AWS está disponible aquí o a través del hub de secuenciación de Illumina BaseSpace.

InAccel_logo

InAccel FPGA-Accelerated ML (AML) Suite proporciona un conjunto de aceleradores que se ejecutan en instancias de Amazon EC2 F1 para aplicaciones de ML. Las aplicaciones desarrolladas que utilizan marcos populares tales como Apache Spark, Scikit-learn y Keras se puede acelerar utilizando InAccel FPGA-Accelerated ML Suite. Se envía como AMI completamente integrada que se pueda usar para acelerar los algoritmos de aprendizaje profundo y el aprendizaje automático para la clasificación y agrupación. El contenedor Docker del "FPGA Resource Manager" nuevo de InAccel maneja todos los recursos de FPGA disponibles permitiendo que los desarrolladores escalen de manera sencilla sus cargas de trabajo en contenedores a múltiples instancias de F1.

Reniac-logo

rENIAC es un acelerador Cassandra completamente administrado y altamente disponible habilitado por instancias de Amazon EC2 F1 que almacena múltiples TB de datos de acceso frecuente para ofrecer una mejora de hasta 10 veces en el rendimiento, 10 veces más densidad y 15 veces más reducción de latencia sobre Cassandra solo. rENIAC aprovecha SSD para almacenar datos en memoria caché, estrechamente asociados con la aceleración basada en FPGA para acceder y servir TB de datos con un rendimiento similar la memoria. rENIAC también es compatible con clústeres DataStax.

Socianext-logo

Socionext, un proveedor líder de productos de procesamiento y distribución de videos, posee décadas de experiencia de solución basada en hardware esencial para el desarrollo de una plataforma de servidor virtual basada en FPGA potente e innovadora. Al trabajar juntos con AWS, Socionext ofrece una solución de codificación basada en la nube acelerada por hardware en instancias de Amazon EC2 F1 que garantiza transmisiones de video consistentes y de alta calidad a la vez que reduce significativamente el tiempo de procesamiento y los costos de entrega.

Trend-Micro

Trend Micro proporciona seguridad automatizada, flexible y todo en uno para clientes de AWS a través de la plataforma Trend Micro Cloud One. Trend Micro, un socio de tecnología avanzado, aprovecha las instancias de Amazon EC2 F1 para permitir que nuestros clientes conjuntos maximicen la eficiencia y el rendimiento informático para inspeccionar el tráfico de la red, permitiendo que los clientes implementen de manera rápida y eficiente una seguridad en capas de red, amplias y escalable en AWS.

Valtix-logo

“Con las instancias Amazon EC2 F1, Valtix puede proporcionar una cifrado/descifrado de alto rendimiento y baja latencia de SSL e inspección profunda de paquetes (DPI) para la detección de amenazas”, dijo Vijay Chander, director de tecnología y cofundador de Valtix. “Esto le da a Valtix un borde como el primer servicio de red avanzado nativo en la nube de la industria que protege contra ataques, evita la exfiltración y detiene el movimiento lateral de las amenazas. Los clientes pueden descubrir rápidamente sus aplicaciones en la nube, implementar la seguridad de auto scaling y defender sus aplicaciones”.

Instancias F1 para los sectores de educación e investigación

Los profesores e investigadores pueden usar las instancias F1 para acceder bajo demanda a hardware programable (FPGA), lo que evita la compra de hardware costoso que permanecerá sin utilizarse la mayor parte del tiempo. Con las instancias F1, es posible acceder de manera remota a hardware programable (FPGA) cuando no es posible obtener acceso a este recurso, especialmente en casos de aprendizaje remoto. Visite el sitio sobre instancias F1 de Amazon EC2 para profesores si desea leer más información.

Detalles del producto

Nombre FPGA
vCPU Memoria de la instancia (GiB) Almacenamiento en SSD (GB) Redes mejoradas Optimizadas para EBS Precio de la instancia bajo demanda por hora* Por hora real en una instancia reservada por 1 año* Por hora real en una instancia reservada por 3 años*
f1.2xlarge 1
8 122 470
1,65 USD 1,06 USD 0,76 USD
f1.4xlarge 2 16 244
940
3,30 USD 2,12 USD 1,52 USD
f1.16xlarge 8
64 976
4 x 940
13,20 USD 8,50 USD 6,10 USD

*Los precios que se muestran son para Linux/Unix en la región EE.UU. Este (Norte de Virginia) de AWS y se redondea al céntimo más cercano. Los precios para las instancias reservadas por 1 y 3 años solo podrán ser pagadas con la opción "Pago parcial inicial". Para ver la información sobre precios completa, consulte la página de precios de Amazon EC2.  

Tutoriales

Developing on AWS F1 with SDAccel and RTL Kernels - Part 1 of 4 (30:43)
Developing on AWS F1 with SDAccel and RTL Kernels - Part 2 of 4 (9:21)
Developing on AWS F1 with SDAccel and RTL Kernels - Part 3 of 4 (41:36)
Developing on AWS F1 with SDAccel and RTL Kernels - Part 4 of 4 (31:09)

Soluciones de socios

Edico Genome Cloud-Based Genomic Analysis with AWS F1 Instances: Powered by Xilinx (3:11)
rENIAC Data Store Acceleration-as-a-Service with Amazon EC2 F1 Instances: Powered by Xilinx (3:05)
Bigstream Demonstrates Seamless Hyper-Acceleration (3:48)
NGCodec Video Encoding in the Cloud with Amazon EC2 F1 Instances: Powered by Xilinx (3:20)

Recursos adicionales

600x400-illumina_logo

Implemente DRAGEN de Illumina en la nube de AWS con un Quick Start nuevo 

Illumina DRAGEN Bio-IT Platform: What is new with version 3.6 updates (51:16)
Introducing Amazon EC2 F1 Instances (0:59)
FPGA Accelerated Computing Using Amazon EC2 F1 Instances (49:29)

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