Amazon EC2 F1 は、FPGA (Field Programmable Gate Array) を搭載したコンピューティングインスタンスです。これにより、アプリケーションのためのカスタムハードウェアアクセラレーションをプログラミングで作成できます。F1 インスタンスには、FPGA Developer AMIハードウェア開発キット (HDK) が含まれていて、ハードウェアアクセラレーションコードの開発、シミュレーション、デバッグ、コンパイルに必要なすべての機能を備えているため、簡単にプログラミングを行うことができます。FPGA の設計が完了すると、それを Amazon FPGA Image (AFI) として登録できるため、数クリックでお使いの F1 インスタンスにデプロイできます。作成した AFI は、必要な F1 インスタンスで何度でも再利用できます。

Amazon EC2 F1 インスタンスでは、1 つのインスタンスあたり最大 8 個の FPGA を使用できる、2 種類のインスタンスサイズをご利用いただけます。 F1 インスタンスには、16 nm Xilinx UltraScale Plus FPGA が搭載されています。 それぞれの FPGA は、ローカルの 64 GiB DDR4 ECC 保護メモリと、専用の PCIe x16 接続を備えています。また、それぞれの FPGA には、約 250 万個の論理素子と、約 6,800 個のデジタルシグナルプロセスエンジンが搭載されています。Amazon EC2 のその他のオンデマンドインスタンスと同じように、前払い料金や長期契約はなく、使用した F1 のコンピューティング性能に対して時間単位の料金が発生します。FPGA Developer AMI や HDK は無料で利用できるので、追加料金なしで、お使いの F1 インスタンスの FPGA を何度でもプログラミングできます。

Amazon EC2 F1 インスタンス

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カスタムハードウェアアクセラレーションをすばやくデプロイ

カスタムハードウェアアクセラレーションをすばやくデプロイ

F1 インスタンスを使用すると、AWS マネジメントコンソールで数回クリックするだけで、カスタム FPGA を AWS にデプロイできます。F1 インスタンスに複数の AFI を関連付けることができるため、同じインスタンスで複数のアクセラレーションを実行して、スピードと柔軟性を実現できます。 F1 インスタンスは、ハードウェアアクセラレーションコードのプログラミング、シミュレーション、デバッグ、コンパイルに必要な、簡単に使用できるツールを備えています。

予測可能なパフォーマンス

予測可能なパフォーマンス

FPGA は、専用の PCI Express (PCIe) ファブリックで F1 インスタンスと接続されるため、複数の FPGA 間で同じメモリ空間を共有でき、最大 12 GBps での通信が可能です。PCI Express ファブリックは他のネットワークから分離されており、FPGA はインスタンス間、ユーザー間、アカウント間で共有されません。この仕様によって、使用中の FPGA で実行できるロジックは、お客様のロジックに限定されます。

FPGA のエコノミクスの変化

FPGA のエコノミクスの変化

F1 インスタンスでは、独自の FPGA や特別なハードウェアを購入することなく、ワークロードのためのハードウェアアクセラレーションをデプロイできるため、アプリケーション向けのハードウェアアクセラレーションをデプロイする費用を劇的に削減できます。これにより、ゲノム研究や金融リスクモデリングなどのより多くのワークロードで FPGA をご利用いただけるようになります。

既存の FPGA アルゴリズムの使用

既存の FPGA アルゴリズムの使用

既存のアクセラレーションアルゴリズムを AWS に簡単に移行して、F1 インスタンスで使用できます。HDK で利用可能な F1 インスタンスの FPGA および開発者ツールは、ハードウェアアクセラレーションコード、Verilog や VHDL などのハードウェア設計言語、または C や Go などのより上位のレイヤーの言語と互換性があります。

プログラミング可能なハードウェアアクセラレーション

プログラミング可能なハードウェアアクセラレーション

F1 インスタンスでは、FPGA を使用したワークロードのハードウェアアクセラレーションのデプロイを簡単に行うことができます。FPGA は、ソフトウェアを使用して構成できる、プログラミング可能な集積回路です。FPGA を使用すると、CPU のみを使用したサーバーと比較して、最大 30 倍アプリケーションを高速化できます。また、F1 インスタンスの FPGA は再プログラミング可能なので、ハードウェアの設計変更を行うことなく、自由にハードウェアアクセラレーションのアップデートと最適化が可能です。


専用の FPGA

それぞれの F1 インスタンスには、そのインスタンス専用の最大 8 個の FPGA が含まれています。FPGA は、インスタンス間、ユーザー間、アカウント間で共有されることはありません。これにより、FPGA の能力はインスタンスによって専有され、ユーザーとアカウントの隔離によってセキュリティが向上します。

専用の FPGA

再利用可能で安全な Amazon FPGA Image (AFI)

再利用可能な Amazon FPGA Image (AFI)

FPGA をプログラムするために作成する設計を、Amazon FPGA Image (AFI) と呼びます。 AWS では、AFI を登録、管理、コピー、クエリ、および削除するためのサービスを提供しています。 AFI を登録すると、実行中の F1 インスタンスに AFI をロードできます。 複数の AFI を単一の F1 インスタンスでロードすることができるため、実行時に再起動なしで AFI を切り替えることができます。 これにより、複数のハードウェアアクセラレーションをすばやくテストし、実行できるようになります。 自分の FPGA アクセラレーションを AWS Marketplace で他のお客様に提供することもできます。


ハードウェア開発キット

AWS では、ハードウェア開発キット (HDK) が提供されているので、ハードウェアアクセラレーションをすばやく開発できます。HDK には、コードサンプル、コンパイルスクリプト、デバッグインターフェイスなどの、F1 インスタンスの FPGA コードの開発に必要な多くのツールが含まれています。HDK は AWS が提供する AMI、またはお客様のオンプレミスの開発環境で使用できます。

主要なモバイルプラットフォームでのネイティブアクセス

共有と共同作業

FPGA 開発者用 AMI

FPGA 開発者用 AMI には、FPGA 設計のシミュレーション、コードのコンパイル、AFI の構築と登録のためのスクリプトやツールと、パッケージ済みのツール開発環境が含まれています。FPGA Developer AMI には、デバッグとコードのコンパイルで使用するツールも含まれています。FPGA Developer AMI を Amazon EC2 インスタンスにデプロイし、FPGA 設計の作成とテストに必要なリソースをすばやくプロビジョニングできます。


F1 インスタンスの詳細情報

インスタンスタイプ FPGA カード vCPU インスタンスメモリ (GiB) SSD ストレージ (GB) 拡張ネットワーキング EBS 最適化
f1.2xlarge 1 8 122 470
f1.16xlarge 8 64 976 4 x 940

F1.16xlarge インスタンスについては、専用 PCI-e ファブリックにより、FPGA は同じメモリ領域を共有し、各方向に最大 12 GBps のファブリック間通信が可能です。 


仕組み

開発

カスタム Amazon FPGA Image (AFI) は、ハードウェア開発キット (HDK) と、設計ツールとシミュレータの一式を使用して開発します。

デプロイ

AFI を直接 F1 インスタンスにデプロイすることで、EC2 の持つ拡張性、俊敏性、セキュリティのメリットを活用できます。

提供

自分で設計した AFI を AWS Marketplace で他のお客様に提供できます。

購入

AWS Marketplace で構築、公開されている AFI を購入し、一般的なハードウェアアクセラレーションをすばやく実装できます。

ユースケースの詳細

F1 インスタンスを使用してハードウェアアクセラレーションをデプロイすることで、多くのハイパフォーマンスコンピューティング (HPC) アプリケーションを活用して、高帯域幅、拡張ネットワーキング、非常に高いコンピューティング性能を必要とする複雑な科学、エンジニアリング、およびビジネス上の問題を解決できます。F1 インスタンスは、臨床ゲノミクス、リアルタイム動画処理、および金融リスク分析のような、時間的制約のあるアプリケーションに適しています。

ゲノミクス研究

ゲノミクス研究者が必要とする生物学的データの処理の量と複雑さは拡大し続け、定常的にペタバイト規模に達しています。研究者と臨床医は、医師と患者のニーズを満たすために、これらのデータセットを迅速に処理する必要があります。F1 インスタンスは、このような時間的制約があるユースケースにおいて理想的なソリューションです。

ゲノミクス研究

金融分析

金融分析

金融サービス業界では、リスクモデリングと分析、セキュリティのためのトランザクションの分析、高頻度での取引など、幅広いアプリケーション向けの HPC 性能のニーズが拡大してきました。金融サービス機関では、F1 インスタンスを使用することで、リスクモデリングや分析の正確さを向上させ、意思決定プロセスを劇的に向上させることができます。


リアルタイム動画処理

画像処理、動画分析、および動画変換と圧縮などの、高性能なブロードキャスト品質の動画アプリケーションには、リアルタイム分析要件があります。F1 インスタンスは、これらのアプリケーションの要件を品質を犠牲にせずに満たすための理想的なソリューションです。 

リアルタイム動画処理

ビッグデータ検索と分析

ビッグデータ検索と分析

多くのビッグデータアプリケーションでは、データ分析と検索の要件が量、種類、速度の面で厳しくなり続けているため、それらに対応するためにハードウェアアクセラレーションが必要とされつつあります。これらのアプリケーション向けに、パフォーマンスが向上した F1 インスタンスを活用して、ビッグデータ分析と検索についての要件を満たすことができます。


セキュリティ

F1 インスタンスは、不正加工防止、情報保証、および信頼できるリレーションシップマネジメントソリューションを含む、多くのセキュリティアプリケーションにおいて有効です。

セキュリティ

AWS コンソールから F1 インスタンスを簡単に使用できます

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