Istanze F1 di Amazon EC2

Sviluppa più velocemente con l’acceleratore FPGA e accelera la distribuzione nel cloud

Le istanze F1 di Amazon EC2 usano array FPGA per consentire la distribuzione di accelerazione hardware personalizzata nel cloud. Le istanze F1 sono semplici da programmare e includono tutto il necessario per sviluppare, simulare, eseguire il debug e compilare il codice di accelerazione hardware, inclusa l’FPGA Developer AMI e lo sviluppo del livello hardware supportato nel cloud. L’utilizzo di istanze F1 per la distribuzione di accelerazioni hardware può essere utile in molte applicazioni per risolvere complessi problemi scientifici, di progettazione e di business che richiedono elevata larghezza di banda, reti avanzate ed elevata capacità di elaborazione. Esempi di applicazioni target che possono trarre beneficio dall’accelerazione con istanze F1 riguardano ambiti quali genomica, ricerca/analisi, elaborazione immagini e video, sicurezza di rete, Electronic Design Automation (EDA), compressione di file e immagini e analisi Big Data.

Le istanze F1 offrono diversi ambienti di sviluppo: da sviluppatori hardware di basso livello a sviluppatori di software che lavorano meglio con C/C++ e ambienti openCL (disponibili sul nostro GitHub). Una volta completata la progettazione dell’array FPGA, può essere registrata come Amazon FPGA Image (AFI) e distribuita in un’istanza F1 in pochi clic. Le AFI possono essere riutilizzate a piacimento su più istanze F1. L'FPGA Developer AMI non prevede costi software per gli strumenti di sviluppo; l’FPGA può essere programmata sull'istanza F1 quante volte occorre senza costi aggiuntivi.

Amazon EC2 F1 Instances with Customizable FPGAs for Hardware Acceleration (2:13)

Vantaggi

CALCOLO SCALABILE AD ALTE PRESTAZIONI

A differenza dei sistemi locali, l’esecuzione di HPC (High Performance Computing) su istanze F1 di Amazon EC2 offre una capacità praticamente illimitata di scalare l’infrastruttura fornendo flessibilità di cambiare le risorse facilmente e con la frequenza richiesta dal carico di lavoro. È possibile configurare le risorse per soddisfare le esigenze della propria applicazione e avviare quante istanze FPGA sono necessarie in pochi minuti e con un costo addebitato che corrisponde all’uso effettivo.

TEMPO DI CALCOLO ACCELERATO FINO A 100 VOLTE

Le istanze F1 di Amazon EC2 forniscono un’accelerazione fino a 100 volte superiore in confronto ala CPU utilizzata per un set diverso di applicazioni a calcolo. I clienti hanno così l’opportunità di scoprire, testare e distribuire acceleratori personalizzati direttamente da AWS Marketplace per accelerare le proprie pipeline di calcolo con estrema facilità. Non c’è bisogno di saper programmare FPGA, poiché i prodotti che si basano su istanze F1 e sviluppati dai partner tecnologici F1 sono distribuiti in pacchetti esattamente come qualsiasi altro software su istanze EC2.

SVILUPPO DI ACCELERAZIONE SEMPLIFICATO

Gli sviluppatori possono accelerare il proprio sviluppo FPGA con strumenti avanzati basati sul cloud e flussi che permettono loro di concentrarsi sul valore aggiunto della logica di accelerazione. Gli sviluppatori possono fare esperienza con i tutorial che li accompagnano passo passo al proprio ritmo e imparare da moltissimi esempi di GitHub. Per facilitare il processo di debug, AWS ha sviluppato strumenti virtuali di debug dell’hardware come JTAG virtuale, che fornisce un ambiente di sviluppo familiare permettendo a più sviluppatori di fare progressi senza dipendere da risorse locali limitate.

Casi d’uso

Ricerca di genomica

Le istanze F1 di Amazon EC2 sono ideali per elaborare enormi quantità di dati di genomica, fornire risultati in tempi più veloci, con la massima precisione e a basso costo per genoma. Le FPGA possono fornire un'accelerazione fino a 30 volte superiore dei calcoli per il sequenziamento di prossima generazione (NGS) rispetto alle più recenti istanze basate su CPU su AWS.

Rete e sicurezza

Le istanze F1 di Amazon EC2 consentono di elaborare pacchetti di rete in modo efficace alla tariffa della linea utilizzando la funzionalità ethernet virtuale. Questa funzionalità permette di utilizzare le FPGA per applicazioni relative alla sicurezza, ad esempio per ispezioni approfondite sui pacchetti, per sistemi di bilanciamento del carico ad alte prestazioni o per altre applicazioni di rete che richiedono un'elaborazione dei pacchetti in tempo reale.

Elaborazione video in tempo reale

Le applicazioni di transcodifica video per le trasmissioni in diretta che utilizzano istanze F1 forniscono prestazioni migliori rispetto alle applicazioni che utilizzano istanze per il calcolo. Le istanze F1 sono una soluzione ideale per soddisfare i requisiti di queste applicazioni, riducendo i costi di calcolo senza compromettere la qualità.

Ricerca e analisi di Big Data

Volume, varietà e velocità dell’analisi di dati e requisiti di ricerca in molte applicazioni per Big Data sono aumentati al punto che ai clienti occorre l’accelerazione hardware per stare al passo. In questi casi, è possibile sfruttare le prestazioni ottimizzate delle istanze F1 per soddisfare i requisiti di analisi e ricerca nei Big Data.

Analisi finanziaria

Le organizzazioni finanziarie possono utilizzare istanze F1 per ottenere risultati più veloci su modelli e analisi dei rischi, analisi delle transazioni ai fini della sicurezza, oltre ad altri carichi di lavoro.

Caratteristiche

Field Programmable Gate Array (FPGA)

Le FPGA sono dispositivi hardware riprogrammabili che possono implementare qualsiasi tipo di funzione logica. Questo rende le FPGA simili al silicio personalizzato (ovvero i circuiti integrati specifici di un’applicazione, anche detti ASIC), che permettono agli sviluppatori di creare processori e acceleratori personalizzati che forniscono calcolo ottimizzato su misura per accelerare un flusso di lavoro specifico. Questo permette un’accelerazione significativa in casi specifici rispetto a soluzioni di calcolo a funzione fissa come CPU e GPU.

Development Kit

Per iniziare a usare le istanze F1, gli sviluppatori devono creare un account AWS e scaricare il Development Kit (HDK) delle FPGA di AWS. Il kit è disponibile su GitHub e include tutta la documentazione sulle F1, le interfacce per le FPGA interne e gli script compilatori per generare immagini FPGA di Amazon (AFI). Le FPGA di AWS supportano diversi ambienti di sviluppo per servire sviluppatori hardware e software. L’HDK fornisce sviluppo hardware completamente personalizzato, l’ambiente definito dal software permette lo sviluppo di accelerazioni tramite codice C/C++/OpenCL senza il bisogno di conoscenze nell’hardware. Ciò permette lo sviluppo più veloce di FPGA per le istanze F1 di EC2.

FPGA Developer AMI

L'FPGA Developer AMI include Xilinx Vivado senza costi aggiuntivi e un ambiente di sviluppo di strumenti predefinito, con script e strumenti per la simulazione della progettazione FPGA, della compilazione di codice e della registrazione dell’AFI. La AMI di sviluppo FPGA anche include strumenti per il debug e la compilazione di codice. Inoltre, può essere distribuita in un’istanza Amazon EC2 per eseguire rapidamente il provisioning delle risorse necessarie per scrivere e testare la progettazione FPGA.

Testimonianza del cliente

Siamo riusciti a utilizzare le istanze F1 basate su FPGA per velocizzare notevolmente il processo di sequenziamento del genoma completo. Ora il tempo di elaborazione è passato da 20 ore a solo 3 ore.

Professor Dr. Torsten Haferlach Chief Executive Officer, Munich Leukemia Lab

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Partner tecnologici

BigStream-logo

Bigstream è una tecnologia di accelerazione automatizzata per Apache Spark. Include un compilatore e un runtime che instrada l'esecuzione delle attività dell'applicazione Spark su istanze FPGA F1 di Amazon che non richiedono modifiche del codice utente. Gli utenti sperimentano un miglioramento delle prestazioni fino a 10 volte superiore. Oltre al funzionamento a nodo singolo, Bigstream supporta anche il clustering di istanze F1. Bigstream è disponibile gratuitamente in anteprima pubblica come Amazon Machine Image (AMI) per istanze F1 di Amazon Elastic Compute Cloud (EC2) di qualsiasi dimensione.

falcon-merlin-logo

Merlin™ Compiler offre agli sviluppatori di applicazioni la potenza dell'accelerazione FPGA con un semplice modello di programmazione software, senza dover avere una conoscenza specifica dell'hardware. Fornisce un flusso di compilazione automatizzato da C/C++ ad acceleratori FPGA ottimizzati. Consente di ottenere incrementi significativi di produttività mantenendo prestazioni paragonabili all'ottimizzazione manuale.

ILLUMINA_LOGO_B&W_new

La piattaforma DRAGEN Bio-IT di Illumina fornisce un'analisi secondaria accurata e ultra rapida del genoma dei dati di sequenziamento. Consente ai laboratori di qualsiasi dimensione e disciplina di sfruttare ulteriormente i dati genomici. La piattaforma DRAGEN utilizza istanze F1 di Amazon EC2 basate su FPGA per fornire implementazioni con accelerazione hardware di algoritmi di analisi genomica, come la conversione BCL, la mappatura, l'allineamento, l'ordinamento, la marcatura dei duplicati e la chiamata di varianti di aplotipi. L'analisi secondaria di un genoma umano con DRAGEN richiede meno di 20 minuti sulle istanze F1 di Amazon EC2, che è 30 volte più veloce senza accelerazione. Dragen su AWS è disponibile qui o tramite l'hub di sequenziamento Illumina BaseSpace.

InAccel_logo

InAccel FPGA-Accelerated ML (AML) Suite fornisce un set di acceleratori che vengono eseguiti su istanze F1 di Amazon EC2 per applicazioni ML. Questa suite consente di accelerare applicazioni sviluppate mediante framework comuni, come Apache Spark, Scikit-learn e Keras. Viene fornita come AMI completamente integrata che può essere utilizzata per accelerare gli algoritmi di deep learning e machine learning ai fini della classificazione e del clustering. Il nuovo container Docker "FPGA Resource Manager" di InAccel gestisce tutte le risorse FPGA disponibili consentendo agli sviluppatori di ricalibrare in modo ottimizzato i rispettivi carichi di lavoro containerizzati in più istanze F1.

Reniac-logo

rENIAC è un acceleratore Cassandra completamente gestito, altamente disponibile, abilitato da istanze F1 di Amazon EC2 che archivia più TB di dati ad accesso frequente per fornire prestazioni fino a 10 volte migliori, un aumento di 10 volte della densità e una riduzione della latenza di 15 volte rispetto al solo Cassandra. rENIAC sfrutta unità a stato solido (SSD) per memorizzare i dati nella cache, unitamente all'accelerazione basata su FPGA per accedere e servire TB di dati con prestazioni simili a quelle della memoria. rENIAC è anche compatibile con i cluster DataStax.

Socianext-logo

Socionext, un fornitore leader di prodotti per l'elaborazione e la distribuzione di video, vanta un'esperienza pluridecennale in soluzioni basate su hardware, essenziali per lo sviluppo di una piattaforma server virtuale basata su FPGA potente e innovativa. In collaborazione con AWS, Socionext offre una soluzione di codifica con accelerazione hardware, basata su cloud su istanze F1 di Amazon EC2 che garantisce flussi video di qualità elevata, riducendo al tempo stesso i tempi di elaborazione e i costi di consegna.

Trend-Micro

Trend Micro fornisce sicurezza automatizzata, flessibile e all-in-one per i clienti AWS tramite la piattaforma Trend Micro Cloud One. Trend Micro, un partner di tecnologia avanzata, sfrutta le istanze F1 di Amazon EC2 per consentire ai nostri clienti comuni di massimizzare l'efficienza di calcolo e le prestazioni per ispezionare il traffico di rete, consentendo ai clienti di distribuire in modo rapido ed efficiente un'ampia e scalabile sicurezza a livello di rete su AWS.

Valtix-logo

"Grazie alle istanze F1 di Amazon EC2, Valtix fornire prestazioni elevate e cifratura/decifratura SSL a bassa latenza e l'ispezione approfondita di pacchetti (DPI) per il rilevamento delle minacce", ha dichiarato Vijay Chander, CTO e co-fondatore di Valtix. "Ciò consente a Valtix di porsi come primo servizio di sicurezza della rete avanzato nativo per il cloud del settore che protegge dagli attacchi, previene l'esfiltrazione e arresta il movimento laterale delle minacce. I clienti possono scoprire rapidamente le app cloud, distribuire sicurezza in auto scaling e difendere le loro applicazioni".

Istanze F1 per l’istruzione e la ricerca

I docenti e i ricercatori possono utilizzare le istanze F1 per accedere a un hardware programmabile (FPGA) on demand. Non c'è bisogno di acquistare un costoso hardware destinato a rimanere inattivo per la maggior parte del tempo: le istanze F1 permettono di accedere da remoto a un hardware programmabile (FPGA) quando l'accesso all'hardware non è possibile e soprattutto per le impostazioni di apprendimento da remoto. Per ulteriori informazioni si può visitare Amazon EC2 F1 Instances For Educators.

Dettagli del prodotto

Nome FPGA
vCPU Memoria istanza (GiB) Storage SSD (GB) Reti avanzate Ottimizzazione per EBS Prezzo on demand/h* Istanza riservata effettiva di 1 anno all’ora* Istanza riservata effettiva di 3 anno all’ora*
f1.2xlarge 1
8 122 470
1,65 USD 1,06 USD 0,76 USD
x1.4xlarge 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

*I prezzi sono calcolati per Linux/Unix nella regione AWS Stati Uniti orientali (Virginia) e arrotondati al centesimo più vicino. I prezzi per le istanze riservate da 1 e 3 anni prevedono l’opzione di pagamento "pagamento anticipato parziale". Per ulteriori dettagli sui prezzi, consulta la pagina dei prezzi di Amazon EC2.  

Tutorial

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)

Soluzioni di partner

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)

Altre risorse

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Distribuisci Illumina DRAGEN su AWS Cloud con il nuovo Quick Start 

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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