Amazon EC2 F1은 프로그래밍을 통해 애플리케이션을 위한 사용자 지정 하드웨어 가속화 솔루션을 개발할 수 있는 FPGA(Field Programmable Gate Array)가 탑재된 컴퓨팅 인스턴스입니다. F1 인스턴스는 프로그래밍이 간단할 뿐만 아니라, FPGA Developer AMIHDK(하드웨어 개발자 키트)를 비롯하여 하드웨어 가속화 코드를 개발, 시뮬레이션, 디버깅 및 컴파일하는 데 필요한 모든 것이 함께 제공됩니다. 이렇게 완료된 FPGA 설계는 Amazon FPGA Image(AFI)로 등록한 후 클릭 몇 번이면 F1 인스턴스에 배포할 수 있습니다. AFI는 여러 차례 원하는 만큼 F1 인스턴스 수에 따라 재사용할 수도 있습니다.

Amazon EC2 F1 인스턴스는 현재 2가지 종류의 인스턴스 크기로 제공되어 인스턴스당 최대 8개까지 FPGA를 추가할 수 있습니다. F1 인스턴스에는 16nm Xilinx UltraScale Plus FPGA가 탑재됩니다. 그리고 각 FPGA에는 전용 PCIe x16 연결부와 함께 로컬 64GiB DDR4 ECC 보호 메모리가 탑재됩니다. 또한 약 250만 개의 논리 소자와 약 6,800개의 디지털 신호 처리(DSP) 엔진이 포함되어 있습니다. 다른 Amazon EC2 온디맨드 인스턴스와 마찬가지로 장기 약정이나 선결제 금액 없이 사용 시간을 기준으로 F1 컴퓨팅 파워에 대한 비용을 지불합니다. FPGA Developer AMI 또는 HDK에 대한 비용은 청구되지 않으므로 추가 비용 없이 원하는 만큼 F1 인스턴스에서 FPGA를 프로그래밍할 수 있습니다.

Amazon EC2 F1 인스턴스

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Amazon EC2 F1 인스턴스 웹 세미나

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사용자 지정 하드웨어 가속화 솔루션의 빠른 배포

사용자 지정 하드웨어 가속화 솔루션의 빠른 배포

F1 인스턴스에서는 AWS Management Console에서 클릭 몇 번이면 AWS를 기반으로 사용자 지정 FPGA를 배포할 수 있습니다. F1 인스턴스에는 AFI를 1개 이상 연결할 수 있으므로, 동일한 인스턴스에서 다수의 AFI를 실행하여 빠른 속도와 유연성을 얻을 수 있습니다. 또한 하드웨어 가속화 코드를 프로그래밍, 시뮬레이션, 디버깅 및 컴파일할 수 있도록 액세스가 간편한 도구를 지원하기도 합니다.

예측 가능한 성능

예측 가능한 성능

FPGA는 전용 PCI Express(PCIe) 패브릭을 통해 F1 인스턴스에 연결되어 동일한 메모리 공간을 공유하면서 최대 12GBps의 속도로 서로 통신합니다. PCI Express 패브릭은 다른 네트워크와 격리되기 때문에 인스턴스, 사용자 또는 계정끼리 FPGA를 서로 공유하지 않습니다. 이러한 설계 덕분에 사용하고 있는 논리만 FPGA에서 실행되며, 일관적인 성능을 유지하는 데도 도움이 됩니다.

FPGA의 경제학 변경

FPGA의 경제학 변경

F1 인스턴스에서는 자체적으로 실행할 FPGA나 전용 하드웨어를 구매할 필요 없이 하드웨어 가속화 솔루션을 워크로드에 배포함으로써 애플리케이션에 하드웨어 가속화 솔루션을 배포하는 데 따른 비용을 크게 절감할 수 있습니다. 이로써 유전체학 연구, 금융 리스크 모델 등 더욱 많은 워크로드에 FPGA를 사용할 수 있습니다.

기존 FPGA 알고리즘 사용

기존 FPGA 알고리즘 사용

기존 가속화 알고리즘을 쉽게 AWS에 구현하여 F1 인스턴스에서 사용할 수 있습니다. F1 인스턴스에 탑재된 FPGA와 HDK에서 제공하는 개발자 도구는 Verilog 및 VHDL과 같은 일반적인 하드웨어 설계 언어 또는 C 및 Go와 같은 상위 계층 언어를 활용하는 하드웨어 가속화 코드 및 설계 도구와 호환됩니다.

프로그래밍 가능한 하드웨어 가속화

프로그래밍 가능한 하드웨어 가속화

F1 인스턴스는 FPGA를 사용하여 워크로드에 하드웨어 가속화 솔루션을 쉽게 배포할 수 있습니다. FPGA는 프로그래밍 가능한 집적 회로로서 소프트웨어를 사용해 구성 가능합니다. 이 FPGA를 사용할 경우 CPU만 사용하는 서버와 비교했을 대 애플리케이션을 최대 30배까지 가속할 수 있습니다. 그 밖에도 F1 인스턴스에 탑재되는 FPGA는 다시 프로그래밍할 수 있어서 하드웨어를 재설계할 필요 없이 하드웨어 가속화 솔루션을 업데이트하여 최적화하는 데 매우 유연합니다.


전용 FPGA

F1 인스턴스마다 전용 FPGA가 최대 8개씩 탑재됩니다. 이 FPGA들은 인스턴스, 사용자 또는 계정끼리 서로 공유하지 않습니다. 따라서 FPGA의 모든 컴퓨팅 파워가 오직 인스턴스에만 사용될 뿐만 아니라 사용자 및 계정 격리를 통해 더욱 강력한 보안을 유지합니다.

전용 FPGA

재사용 가능하고 안전한 Amazon FPGA Image(AFI)

재사용 가능한 Amazon FPGA Image(AFI)

FPGA를 프로그래밍할 목적으로 생성하는 설계를 Amazon FPGA Image(AMI)라고 부릅니다. AWS에서는 AFI를 등록, 관리, 복사, 쿼리 및 삭제하는 서비스를 제공합니다. AFI가 생성되면, 실행 중인 F1 인스턴스로 로드될 수 있습니다. 또한, 여러 AFI를 같은 F1 인스턴스로 로드하고, 런타임 시 재부팅 없이 AFI 간에 전환할 수 있습니다. 이를 통해 다수의 하드웨어 가속화 기능을 순차적으로 빠르게 테스트 및 실행할 수 있습니다. AWS Marketplace의 다른 고객에게 FPGA 가속화 기능을 제공할 수도 있습니다.


하드웨어 개발 키트

AWS에서는 하드웨어 가속화 기능을 신속하게 개발하는 데 도움이 되도록 HDK(하드웨어 개발 키트)를 제공합니다. HDK에는 코드 샘플, 컴파일 스크립트, 디버깅 인터페이스 등 F1 인스턴스의 FPGA 코드를 개발하는 데 필요한 여러 가지 도구가 포함되어 있습니다. 이 HDK는 AWS가 제공하는 AMI 또는 온프레미스 개발 환경에도 사용할 수 있습니다.

주요 모바일 플랫폼에 네이티브 액세스

공유 및 협업

FPGA 개발자 AMI

FPGA Developer AMI에는 FPGA 설계를 시뮬레이션하고, 코드를 컴파일하며, AFI를 빌드 및 등록하는 데 필요한 스크립트와 도구를 포함하여 사전에 패키징된 도구 개발 환경이 포함되어 있습니다. 그 밖에 코드를 디버깅하여 컴파일링하는 데 필요한 도구 역시 여기에 들어있습니다. 이로써 FPGA Developer AMI를 Amazon EC2 인스턴스에 배포한 후 FPGA 설계를 작성 및 테스트하는 데 필요한 리소스를 빠르게 프로비저닝할 수 있습니다.


F1 인스턴스 세부 정보

인스턴스 유형 FPGA 카드 vCPU 인스턴스 메모리(GiB) SSD 스토리지(GB) 향상된 네트워킹 EBS 최적
f1.2xlarge 1 8 122 470
f1.16xlarge 8 64 976 4 x 940

F1.16xlarge 인스턴스의 경우 전용 PCI-e 패브릭을 통해 FPGA가 동일한 메모리 공간을 공유하며 각 방향당 최대 12GBps로 패브릭을 통해 서로 통신할 수 있습니다. 


사용 방법

개발

HDK(하드웨어 개발 키트)를 비롯해 전체 설계 도구 및 시뮬레이터 세트를 사용하여 사용자 지정 Amazon FPGA Image(AFI)를 개발합니다.

배포

AFI를 직접 F1 인스턴스에 배포하여 EC2의 확장성, 민첩성 및 보안 이점을 최대한 이용합니다.

제공

설계한 AFI를 AWS Marketplace를 통해 다른 고객에게 제공합니다.

구매

개발을 마치고 AWS Marketplace에 등록되는 AFI를 구매하여 공통 하드웨어 가속화 솔루션을 빠르게 구현합니다.

다음 사용 사례에 대해 자세히 알아보기

대부분 고성능 컴퓨팅(HPC) 애플리케이션에서 F1 인스턴스를 사용하여 하드웨어 가속화 솔루션을 배포할 경우 높은 대역폭과 향상된 네트워킹, 그리고 우수한 컴퓨팅 기능이 요구되는 복잡한 과학, 엔지니어링 및 비즈니스 문제를 해결할 수 있습니다. 특히 F1은 임상 유전체학, 실시간 비디오 처리, 금융 리스크 분석 등 시간이 민감한 애플리케이션에 더욱 유용합니다.

유전체학 연구

유전체학 연구원들이 처리해야 하는 생물학적 데이터의 용량과 복잡성은 계속해서 꾸준히 증가하여 페타바이트 규모에 이르고 있습니다. 하지만 연구원들과 임상의들이 의사 및 환자들의 요건을 충족하기 위해서는 이러한 데이터세트를 빠른 속도로 처리해야 합니다. F1 인스턴스는 이처럼 시간이 민감한 사용 사례에 이상적인 솔루션입니다.

유전체학 연구

금융 분석

금융 분석

금융 서비스 산업은 리스크 모델링 및 분석, 보안을 위한 거래 분석, 고빈도 트레이딩 등을 포함하여 광범위한 애플리케이션에 필요한 HPC 기능 요건이 점차 커지고 있습니다. 금융 서비스 기업들은 F1 인스턴스를 통해 리스크 모델링 및 분석의 정확성을 높여서 의사결정 프로세스를 크게 개선할 수 있습니다.


실시간 비디오 처리

이미지 처리, 비디오 분석, 비디오 트랜스코딩 및 압축 등 고성능 방송 품질의 비디오 애플리케이션은 실시간 분석이 필요합니다. F1 인스턴스는 품질 저하 없이 이러한 애플리케이션의 요건을 충족하는 데 이상적인 솔루션입니다. 

실시간 비디오 처리

빅 데이터 검색 및 분석

빅 데이터 검색 및 분석

다양한 빅 데이터 애플리케이션에서 데이터 분석 및 검색 요건이라고 할 수 있는 볼륨, 다양성 및 속도는 오늘날 고객이 지속할 수 있는 하드웨어 가속화 솔루션을 찾는 시점까지 계속해서 증가하였습니다. 이러한 애플리케이션을 사용하는 고객들은 향상된 성능의 F1 인스턴스를 통해 빅 데이터 분석 및 검색 요건을 충족할 수 있습니다.


보안

F1 인스턴스는 변조 방지와 정보 보증, 그리고 신뢰할 수 있는 관계 관리 솔루션 등을 포함해 다양한 보안 애플리케이션에서 유용하게 사용될 수 있습니다.

보안

F1 인스턴스는 AWS Console에서 간단하게 사용할 수 있습니다.

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