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 aceleraciones de hardware puede resultar útil en numerosas aplicaciones para resolver problemas complejos de ciencia, ingeniería y empresariales que requieren un gran ancho de banda, redes optimizadas y capacidades informáticas de alto nivel. Las buenas aplicaciones objetivo para F1 son aquellas con una cantidad reducida de operaciones distintas que utilizan cantidades significativas del tiempo de ejecución de la aplicación. Estas aplicaciones incluyen el análisis de big data, la genómica, la automatización de diseño electrónico (EDA), el procesamiento de imágenes y video, la compresión, la seguridad, y la búsqueda/ el análisis. Los clientes utilizan instancias F1 cuando necesitan procesar grandes cantidades de datos al menor costo general, y cuando la aceleración ayuda a reducir el tiempo de cómputo de manera significativa.

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.

f1

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

La cantidad y complejidad de los datos biológicos que deben ser procesados por los investigadores genómicos continúa creciendo, y se deben procesar petabytes de datos para cumplir con las necesidades de los médicos y sus pacientes de manera rápida. Las instancias F1 son la solución ideal para estos casos de uso urgentes y para procesar grandes cantidades de datos. Las FPGA pueden proporcionar un costo de cómputo 30 veces más eficiente comparado con las instancias de CPU en AWS más nuevas.

Análisis financiero

El sector de los servicios financieros necesita cada vez más capacidades de cómputo acelerado para una amplia variedad de aplicaciones, que incluye la creación de modelos y el análisis de riesgos, el análisis de transacciones para la seguridad, el análisis de datos y más. Las compañías de servicios financieros pueden usar instancias F1 para incrementar la precisión de los modelos y el análisis de riesgos, lo que mejora significativamente sus procesos de toma de decisiones y obtienen resultados más rápidamente, permitiéndole a los corredores tomar mejores decisiones basándose en los datos más recientes. Con las CPU, los bancos solo pueden realizar modelos de riesgos una vez al día, mientras que con las FPGA pueden realizar un análisis en tiempo real.

Procesamiento de videos en tiempo real

Las aplicaciones de video en vivo con calidad de transmisión y alto rendimiento, como el análisis de videos y la transcodificación y compresión de videos, tienen requisitos en tiempo real. La compresión de video es un caso de uso específico para ahorrar en el uso de ancho de banda del ISP, y la compresión de video en vivo le permite a las organizaciones que transmiten video en vivo a sus clientes para ahorrar en los costos de ancho de banda de sus proveedores de servicio de internet. Las instancias F1 son la solución ideal para satisfacer los requisitos de estas aplicaciones sin comprometer la calidad.

Procesamiento de imágenes de alto rendimiento

Los sitios web grandes pueden ahorrar en almacenamiento realizando la transcodificación de imágenes sobre la marcha. Por ejemplo, cuando se procesa un gran volumen de datos proveniente de los clientes que utilizan teléfonos inteligentes.

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. Para esas aplicaciones, los clientes pueden aprovechar el rendimiento mejorado de las instancias F1 para satisfacer sus requisitos de búsqueda y análisis de big data.

Redes y seguridad

Las FPGA de AWS poseen 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 en la nube pueden ser utilizadas para aplicaciones de seguridad como la inspección profunda de paquetes o los balanceadores de carga de alto rendimiento, o cualquier aplicación de redes que requiera el procesamiento de paquetes personalizados en tiempo real.

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 FGPA 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 para 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.

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.  

Artículos y publicaciones de blog

Jeff-Barr_Bio-Pic

Instancias F1 de EC2 con FPGA – Ahora disponible a nivel general

"Este modelo altamente paralelizado es ideal para diseñar aceleradores personalizados para procesar problemas que requieran una alta capacidad de cómputo. Si se programan debidamente, las FPGA pueden proporcionar una velocidad hasta 30 veces mayor en aplicaciones de genómica, análisis sísmico, análisis de riesgo financiero, búsqueda de big data, algoritmos de cifrado y aplicaciones".

Jeff Barr

19/04/17

aaronfriedman

How DNAnexus and Edico Genome are Powering Precision Medicine on Amazon Web Services (AWS)

"Actualmente, Edico Genome se encuentra implementado en nuestras instancias F1 de Amazon EC2 basadas en FPGA y puede procesar una secuencia genómica entera en 70 minutos en un tipo de instancia f1.2large, o en 30 minutos en un tipo de instancia f1.16xlarge. Estas velocidades pueden llegar a ser 10 veces más rápidas que los algoritmos de última generación".

Aaron Friedman y Ujjwal Ratan

27/09/17

miachampion

Bringing Datacenter-Scale Hardware-Software Co-design to the Cloud with FireSim and Amazon EC2 F1 Instances

"FireSim disminuye los requisitos de entrada y hace que todos puedan aprovechar el poder de un entorno de cómputo acelerado por FPGA más fácilmente".

Mia Champion

25/10/17

aaronfriedman

Accelerating Precision Medicine at Scale

"Edico Genome se asoció con Children's Hospital of Philadelphia (CHOP) para realizar una demostración de DRAGEN, su software de flujo de datos genómicos acelerado por FPGA... Esto les valió un record mundial Guinness por el análisis más rápido de 1000 genomas humanos, lo cual se hizo utilizando 1000 instancias f1.2xlarge de EC2 en una única región de AWS".

Aaron Friedman y Angel Pizarro

16/11/17

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