Amazon EC2 F1 인스턴스

클라우드에서 FPGA 액셀러레이터를 더 빠르게 개발하고 배포

Amazon EC2 F1 인스턴스에서 FPGA를 사용하여 사용자 지정 하드웨어 가속화를 제공할 수 있습니다. F1 인스턴스는 프로그래밍이 간단할 뿐만 아니라 FPGA Developer AMI 및 클라우드의 하드웨어 레벨 개발 지원을 비롯하여 하드웨어 가속화 코드를 개발, 시뮬레이션, 디버깅 및 컴파일하는 데 필요한 모든 것을 제공합니다. 대부분의 애플리케이션에서 F1 인스턴스를 사용하여 하드웨어 가속화 솔루션을 배포할 경우 높은 대역폭과 향상된 네트워킹, 매우 뛰어난 컴퓨팅 기능이 요구되는 복잡한 과학, 엔지니어링 및 비즈니스 문제를 해결할 수 있습니다. F1에 적합한 대상 애플리케이션은 적당한 수의 개별 작업이 애플리케이션 런타임의 상당 부분을 차지하는 애플리케이션입니다. 이러한 애플리케이션의 예로는 빅 데이터 분석, 유전체학, EDA(전자 설계 자동화), 이미지 및 비디오 처리, 압축, 보안과 검색/분석이 있습니다. 다량의 데이터를 저렴한 전체 비용으로 처리해야 하는 경우와 가속화가 컴퓨팅 시간을 크게 단축하는 데 도움이 되는 경우 F1 인스턴스를 사용할 수 있습니다.

F1 인스턴스는 저수준 하드웨어 개발자부터 C/C++ 및 openCL 환경에 익숙한 소프트웨어 개발자를 위한 다양한 개발 환경을 제공합니다(GitHub에서 사용 가능). FPGA 설계가 완료되면 AFI(Amazon FPGA Image)로 등록한 후 클릭 몇 번으로 F1 인스턴스에 배포할 수 있습니다. AFI는 원하는 만큼 여러 번 그리고 원하는 수의 F1 인스턴스에서 재사용할 수 있습니다. FPGA 개발자 AMI를 사용할 때 개발 도구에 대한 소프트웨어 요금은 부과되지 않으므로 추가 비용 없이 원하는 만큼 F1 인스턴스에서 FPGA를 프로그래밍할 수 있습니다.

Amazon EC2 F1 인스턴스가 사용자 지정 가속화 요구에 도움이 되는 방식 확인

EC2_F1_Thumb
f1

이점

확장 가능한 고성능 컴퓨팅

온프레미스 시스템과 달리 Amazon EC2 F1 인스턴스에서 고성능 컴퓨팅을 실행하면 거의 무제한의 용량으로 인프라를 확장하고, 워크로드에 필요할 때마다 손쉽고 유연하게 리소스를 변경할 수 있습니다. 애플리케이션의 수요에 맞춰 리소스를 구성하고 몇 분 만에 다수의 FPGA 인스턴스를 필요에 따라 시작할 수 있으며 사용한 만큼만 비용을 지불하면 됩니다.

컴퓨팅 속도를 최대 100배까지 가속화

Amazon EC2 F1 인스턴스는 다양한 컴퓨팅 구속 애플리케이션에서 CPU에 비해 최대 100배의 가속화를 제공합니다. 고객은 AWS Marketplace에서 직접 사용자 지정 액셀러레이터를 검색, 테스트 및 배포하여 컴퓨팅 파이프라인을 손쉽게 가속화할 수 있습니다. F1 기술 파트너에 의해 개발된 F1 기반 제품은 다른 모든 EC2 인스턴스 소프트웨어로 패키징되므로 FPGA를 프로그래밍하는 방법을 몰라도 사용할 수 있습니다.

손쉬운 가속화 개발

개발자는 부가 가치 가속화 논리에 집중할 수 있도록 하는 고급 클라우드 기반 도구 및 플로우를 사용하여 FPGA 개발을 가속화할 수 있습니다. 또한 자율형 온라인 자습서를 사용하는 실습 환경에서 다수의 GitHub 예제를 학습할 수 있습니다. 디버깅 프로세스를 용이하게 하기 위해 개발된 AWS의 가상 하드웨어 디버깅 도구(예: 가상 JTAG)를 사용하면 제한된 온프레미스 리소스에 종속되지 않고 익숙한 개발 환경에서 여러 개발자가 개발을 진행할 수 있습니다.

사용 사례

유전체학 연구

유전체학 연구자가 처리해야 하는 생물학 데이터의 양과 복잡성이 계속해서 증가하고 있습니다. 이제 의사와 환자의 요구 사항을 신속하게 충족하려면 페타바이트 규모의 데이터를 처리해야 합니다. F1 인스턴스는 이와 같이 시간이 중요한 사용 사례에 적합한 솔루션이며 다량의 데이터를 처리하기에도 적합합니다. FPGA는 AWS의 최신 CPU 인스턴스보다 최대 30배 개선된 컴퓨팅 비용 효율성을 제공할 수 있습니다.

금융 분석

리스크 모델링 및 분석, 보안을 위한 거래 분석, 데이터 분석 등 금융 서비스 산업의 광범위한 애플리케이션에 필요한 가속화 컴퓨팅 기능 요건이 점차 커지고 있습니다. 금융 서비스 기업에서는 F1 인스턴스를 사용하여 리스크 모델링 및 분석의 정확성을 높여 의사 결정 프로세스를 대폭 개선하고 결과를 빠르게 도출할 수 있습니다. 그러면 트레이더가 최신 데이터를 기반으로 보다 정확한 판단을 내릴 수 있습니다. CPU를 사용하는 경우 은행에서는 하루에 단 한 번만 리스크 모델링을 수행할 수 있지만 FPGA를 사용하면 실시간 분석을 수행할 수 있습니다.

실시간 비디오 처리

비디오 분석, 비디오 트랜스코딩 및 압축 등 고성능 라이브 방송 품질의 비디오 애플리케이션에는 실시간 기능이 필요합니다. 비디오 압축은 ISP 대역폭 절감을 위한 특정 사용 사례이며, 라이브 비디오 압축을 사용하면 라이브 비디오를 고객에게 스트리밍할 때 서비스 공급자 대역폭 비용을 절감할 수 있습니다. F1 인스턴스는 품질 저하 없이 이러한 애플리케이션의 요건을 충족하는 데 이상적인 솔루션입니다.

높은 처리량의 이미지 처리

대규모 웹 사이트에서는 즉각적인 이미지 트랜스코딩을 통해 스토리지 비용을 절감할 수 있습니다. 예를 들어 스마트폰 고객이 보내는 다량의 데이터를 처리할 수 있습니다.

빅 데이터 검색 및 분석

다양한 빅 데이터 애플리케이션에 요구되는 데이터 분석 및 검색의 양, 다양성 및 속도는 오늘날 고객이 지속할 수 있는 하드웨어 가속화 솔루션을 찾는 시점까지 증가했습니다. 이러한 애플리케이션을 사용하는 고객은 향상된 성능의 F1 인스턴스를 통해 빅 데이터 분석 및 검색 요건을 충족할 수 있습니다.

네트워킹과 보안

AWS FPGA에는 가상 이더넷 기능을 사용하여 최대 속도로 네트워킹 패킷을 효율적으로 계산하는 기능이 포함됩니다. 이 기능은 심층 패킷 검사 또는 고성능 로드 밸런서 같은 보안 애플리케이션과 실시간 사용자 지정 패킷 처리가 필요한 기타 네트워킹 애플리케이션에서 클라우드 FPGA를 사용할 수 있도록 합니다.

기능

FPGA(Field Programmable Gate Array)

FPGA는 재프로그래밍이 가능한 하드웨어 디바이스로, 모든 논리 함수를 구현할 수 있습니다. 개발자는 사용자 지정 실리콘(주문형 반도체 또는 ASIC)과 유사한 기능을 제공하는 FPGA를 사용하여, 특정 워크로드를 가속화하도록 맞춤 설정되고 최적화된 컴퓨팅을 제공하는 사용자 지정 프로세서/액셀러레이터를 생성할 수 있습니다. 따라서 특정 사례에서는 CPU 및 GPU 같은 고정 함수 컴퓨팅 솔루션에 비해 컴퓨팅을 큰 폭으로 가속화할 수 있습니다.

개발 키트

개발자는 AWS 계정을 만들고 AWS FPGA 개발 키트를 다운로드하여 F1 인스턴스를 시작할 수 있습니다. 이 키트는 GitHub에서 사용할 수 있으며 F1에 대한 설명서, 내부 FPGA 인터페이스 및 AFI(Amazon FPGA 이미지) 생성을 위한 컴파일러 스크립트를 모두 포함합니다. AWS FPGA는 하드웨어 개발자 및 소프트웨어 개발자를 위한 다수의 개발 환경을 지원합니다. HDK는 완벽한 사용자 지정 하드웨어 개발 환경을 제공합니다. 이 소프트웨어 정의 개발 환경에서는 C/C++/OpenCL 코드를 사용하여 하드웨어 지식 없이 가속화를 개발할 수 있습니다. 따라서 EC2 F1 인스턴스에 대한 FPGA 개발이 가속화됩니다.

FPGA 개발자 AMI

FPGA 개발자 AMI에는 Xilinx Vivado가 추가 소프트웨어 요금 없이 포함됩니다. 또한 FPGA 설계를 시뮬레이션하고 AFI를 빌드 및 등록하는 데 필요한 스크립트와 도구로 사전 패키징된 도구 개발 환경이 포함되어 있습니다. FPGA 개발자 AMI에는 코드를 디버깅하고 컴파일링하는 도구도 포함되어 있습니다. 따라서 FPGA 개발자 AMI를 Amazon EC2 인스턴스에 배포한 후 FPGA 설계를 작성 및 테스트하는 데 필요한 리소스를 빠르게 프로비저닝할 수 있습니다.

제품 세부 정보

이름 FPGA
vCPU(가상 CPU) 인스턴스 메모리(GiB) SSD 스토리지(GB) 향상된 네트워킹 EBS 최적화 온디맨드 요금/시간* 1년 약정 예약 인스턴스 실질 시간당* 3년 약정 예약 인스턴스 실질 시간당*
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

*위의 요금은 미국 동부 (버지니아 북부) AWS 리전의 Linux/Unix에 대한 것이며 가장 가까운 센트로 반올림됩니다. 1년 및 3년 약정 예약 인스턴스에 대한 요금은 “부분 선결제” 지불 옵션에 대한 것입니다. 전체 요금 내역은 Amazon EC2 요금 페이지를 참조하십시오.  

블로그 게시물 및 기사

Jeff-Barr_Bio-Pic

FPGA를 지원하는 EC2 F1 인스턴스 정식 출시

"이 고도로 병렬화된 모델은 컴퓨팅 집약적 문제를 처리하는 사용자 지정 액셀러레이터를 구축하는 데 적합합니다. 올바르게 프로그래밍된 FPGA는 많은 유형의 유전체학, 지진 분석, 금융 위험 분석, 빅 데이터 검색과 암호화 알고리즘 및 애플리케이션의 속도를 30배까지 개선할 수 있습니다."

Jeff Barr

2017년 4월 19일

aaronfriedman

Amazon Web Services(AWS)에서 정밀 의학을 구동하는 DNAnexus와 Edico Genome의 사례

"오늘, Edico Genome이 AWS의 FPGA 기반 Amazon EC2 F1 인스턴스에 배포되었습니다. 이제 f1.2xlarge 인스턴스 유형(약 70분)과 f1.16xlarge 인스턴스 유형(약 30분)에서 전체 게놈 서열을 처리할 수 있습니다. 이 속도는 현재의 첨단 알고리즘보다 10배 이상 빠를 수 있습니다."

Aaron Friedman 및 Ujjwal Ratan

2017년 9월 27일

miachampion

Amazon EC2 F1 인스턴스와 FireSim을 이용한 클라우드 기반 하드웨어 디자인 사례

"FireSim은 이러한 진입 장벽을 낮추고 모든 사람이 FPGA 가속 컴퓨팅 환경의 성능을 쉽게 활용할 수 있도록 지원합니다."

Mia Champion

2017년 10월 25일

aaronfriedman

대규모 정밀 의학 가속화

"Edico Genome은 CHOP(Children’s Hospital of Philadelphia)와 파트너십을 맺어 FPGA 가속 유전체학 파이프라인 소프트웨어인 DRAGEN의 성능을 입증했습니다...이 소프트웨어는 단일 AWS 리전에서 1000개의 EC2 f1.2xlarge 인스턴스를 사용해 1000개의 전체 인간 게놈을 가장 빠르게 분석하면서 기네스 세계 기록을 세웠습니다."

Aaron Friedman 및 Angel Pizarro

2017년 11월 16일

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