Instâncias F1 do Amazon EC2

Habilitam o desenvolvimento e a implantação com maior rapidez do acelerador de FPGA na nuvem

As instâncias F1 do Amazon EC2 usam FPGAs para habilitar as acelerações de hardware personalizadas. As instâncias F1 são fáceis de programar e são fornecidas com tudo o que é necessário para desenvolver, simular, depurar e compilar código de aceleração de hardware, incluindo uma AMI para desenvolvedores de FPGA e um desenvolvimento de nível de hardware de suporte na nuvem. O uso de instâncias F1 para implantar acelerações de hardware pode ser útil em diversas aplicações para resolver problemas complexos nas áreas de ciência, engenharia e negócios que exigem alta largura de banda, redes aperfeiçoadas e capacidade muito alta de computação. Aplicativos de destino adequados para F1 são aqueles que possuem um número modesto de operações distintas que representam partes significativas do tempo de execução do aplicativo. Os exemplos de tais aplicativos incluem análise de big data, genômica, Electronic Design Automation (EDA – Automação de projetos eletrônicos), processamento de imagem e vídeo, compressão, segurança e pesquisa/análise. Os clientes estão usando instâncias F1 quando precisam processar grandes quantidades de dados a custos gerais mais baixos, bem como quando a aceleração ajuda a reduzir significativamente o tempo de computação.

As instâncias F1 fornecem diversos ambientes de desenvolvimento: desde desenvolvedores de hardware de baixo nível até desenvolvedores de software que se sentem mais confortáveis ​​com ambientes C/C++ e openCL (disponíveis no nosso GitHub). Após concluir o projeto da FPGA, você poderá registrá-la como imagem de FPGA da Amazon (AFI) e implantá-la em uma instância F1 com apenas alguns cliques. Não há limite para o número de vezes que suas AFIs podem ser reutilizadas nem para o número de instâncias F1 que podem ser utilizadas. Não há cobrança de software para ferramentas de desenvolvimento ao usar a AMI para desenvolvedores de FPGA e você pode programar a FPGA em uma instância F1 o número de vezes que quiser, sem taxas adicionais.

Veja como as instâncias F1 do Amazon EC2 podem ajudar a atender às necessidades de aceleração personalizadas

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f1

Benefícios

COMPUTAÇÃO DE ALTO DESEMPENHO ESCALÁVEL

Ao contrário dos sistemas locais, a execução de computação de alto desempenho em instâncias F1 do Amazon EC2 oferece capacidade praticamente ilimitada de escalabilidade horizontal da infraestrutura, além da flexibilidade para alterar facilmente os recursos com a frequência exigida pelas cargas de trabalho. Você pode configurar os recursos para atender às demandas dos aplicativos, e lançar quantas instâncias de FPGA necessárias, em minutos, pagando apenas pelo que usar.

ACELERAÇÃO DE TEMPO DE COMPUTAÇÃO EM ATÉ 100 VEZES

As instâncias F1 do Amazon EC2 fornecem uma aceleração até 100 vezes maior se comparadas às CPUs para um conjunto variado de aplicativos de computação. Os clientes podem descobrir, testar e implantar aceleradores personalizados diretamente do AWS Marketplace, para acelerar com facilidade seus pipelines de computação. Não há necessidade de saber como programar FPGAs, já que os produtos baseados em F1 desenvolvidos pelos parceiros de tecnologia da F1 são empacotados como qualquer outro software de instância do EC2.

FACILIDADE DE DESENVOLVIMENTO DE ACELERAÇÃO

Os desenvolvedores podem acelerar seu desenvolvimento de FPGAs com ferramentas e fluxos avançados baseados em nuvem que permitem a eles se concentrarem em sua lógica de aceleração de valor agregado. Os desenvolvedores podem obter experiência prática com tutoriais on-line individualizados e aprender com muitos exemplos do GitHub. Para facilitar o processo de depuração, a AWS desenvolveu ferramentas de depuração de hardware virtual, como JTAG virtual, fornecendo um ambiente de desenvolvimento familiar que permite a vários desenvolvedores fazerem progresso sem depender de recursos locais limitados.

Casos de uso

Pesquisa genômica

A quantidade e a complexidade dos dados biológicos que devem ser processados ​​pelos pesquisadores de genômica continuam a crescer, e precisam processar petabytes de dados para atender rapidamente às necessidades dos médicos e de seus pacientes. As instâncias F1 são uma solução ideal para esses casos de uso sensíveis ao tempo e também ideais para processar grandes quantidades de dados. Os FPGAs podem fornecer um custo de computação até 30 vezes melhor em comparação com as mais recentes instâncias de CPU na AWS.

Análise financeira

O setor de serviços financeiros apresenta uma necessidade crescente de recursos de computação acelerada para uma grande variedade de aplicativos, incluindo modelagem e análise de riscos, análise de segurança de transações, análise de dados, entre outras. As organizações de serviços financeiros podem usar instâncias F1 para aprimorar a precisão da modelagem e análise de riscos, o que ajuda a aprimorar consideravelmente os processos de tomada de decisões e a obter resultados mais rápidos para que um comerciante possa fazer ponderações com base em dados atualizados. Com as CPUs, os bancos podem fazer modelos de risco uma vez ao dia, e com os FPGAs eles podem usar análises em tempo real.

Processamento de vídeo em tempo real

Aplicativos de vídeo de alto desempenho com qualidade de transmissão, como análise de vídeos e transcodificação e compressão de vídeos, apresentam requisitos de análise em tempo real. A compactação de vídeo é um caso de uso específico para economizar largura de banda de ISP e a compactação de vídeo ao vivo permite que as organizações que transmitem vídeo ao vivo para os clientes economizem nos custos de largura de banda do provedor de serviços. As instâncias F1 são uma solução ideal para cumprir os requisitos desses aplicativos sem comprometer a qualidade.

Processamento de imagem com grande taxa de transferência

Os sites grandes podem economizar o armazenamento por meio de transcodificação de imagem em qualquer lugar. Por exemplo, pelo processamento de um grande volume de dados provenientes de clientes de smartphones.

Pesquisa e análises de big data

O volume, a variedade e a velocidade dos requisitos de análise e pesquisa de dados em muitos aplicativos de big data cresceram até atingir um patamar em que os clientes procuram aceleração de hardware para poder acompanhar esse crescimento. Para esses aplicativos, os clientes podem aproveitar o maior desempenho das instâncias F1 para cumprir requisitos de análise e pesquisa de big data.

Redes e segurança

Os FPGAs da AWS incluem a capacidade de calcular com eficiência pacotes de rede a uma taxa de linha usando o recurso de ethernet virtual. Com esse recurso, os FPGAs na nuvem podem ser usados ​​para aplicativos de segurança, como inspeção profunda de pacotes ou balanceadores de carga de alto desempenho e qualquer outro aplicativo de rede que exija processamento de pacotes personalizados em tempo real.

Recursos

Arranjos programáveis de portas em campo (FPGA - Field Programmable Gate Array)

Os FPGAs são dispositivos de hardware reprogramáveis que podem implementar qualquer função lógica. Isso torna os FPGAs similares aos silícios personalizados (também conhecidos como Circuitos integrados específicos de aplicação, ou ASICs), permitindo aos desenvolvedores criar processadores/aceleradores personalizados que fornecem computação otimizada sob medida para acelerar uma carga de trabalho específica. Isso permite, em casos específicos, uma aceleração significativa em comparação com soluções de computação de função fixa, como CPUs e GPUs.

Kit de desenvolvimento

Os desenvolvedores podem começar a usar instâncias F1 criando uma conta da AWS e fazendo o download do Kit de desenvolvimento de FPGA da AWS. O kit está disponível no GitHub e inclui toda a documentação sobre F1, interfaces FPGA internas e scripts de compilador para gerar imagens FPGA da Amazon (AFIs). Os FPGAs da AWS suportam vários ambientes de desenvolvimento para atender aos desenvolvedores de hardware e software. O HDK fornece desenvolvimento de hardware totalmente personalizado, e o ambiente definido por software permite o desenvolvimento de acelerações usando código C/C++/OpenCL sem o conhecimento de hardware necessário. Isso permite um desenvolvimento de FPGA rápido para as instâncias de F1 de EC2.

AMI para desenvolvedores de FPGA

A AMI para desenvolvedores de FPGA inclui Xilinx Viviado sem cobrança de software adicional, bem como um ambiente de desenvolvimento de ferramenta pré-empacotado com scripts e ferramentas para simular o projeto e compilação de FPGAs e registrar uma AFI. A AMI para desenvolvedores de FPGA inclui ferramentas para depurar e compilar código. Você pode implantar a AMI para desenvolvedores de FPGA em uma instância do Amazon EC2 e provisionar rapidamente os recursos necessários para criar e testar um projeto de FPGA.

Detalhes do produto

Nome FPGAs
vCPUs Memória da instância (GiB) Armazenamento em SSD (GB) Redes aperfeiçoadas Otimizado para EBS Preço sob demanda/hora* Instância reservada por 1 ano – por hora* Instância reservada por 3 anos – por hora*
f1.2xlarge 1
8 122 470
Sim Sim 1,65 USD 1,06 USD 0,76 USD
f1.4xlarge 2 16 244
940
Sim Sim 3,30 USD 2,12 USD 1,52 USD
f1.16xlarge 8
64 976
4 x 940
Sim Sim 13,20 USD 8,50 USD 6,10 USD

*Os preços mostrados são para Linux/Unix na região da AWS Leste dos EUA (Norte da Virgínia) e arredondados para o centavo mais próximo. Os preços para instâncias reservadas de 1 e 3 anos são para as opções de pagamento «Adiantado parcial». Para obter detalhes de preço completos, consulte a página de definição de preço do Amazon EC2.  

Publicações e artigos de blog

Jeff-Barr_Bio-Pic

Instâncias de F1 de EC2 com FPGAs – Já estão disponíveis

"Este modelo altamente paralelizado é ideal para criação de aceleradores personalizados para processar problemas de computação intensiva. Adequadamente programado, um FPGA tem o potencial de fornecer uma aceleração de 30x para muitos tipos de genômica, análise sísmica, análise de risco financeiro, pesquisa de big data e algoritmos e aplicativos de criptografia. "

Jeff Barr

19/04/17

aaronfriedman

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

"Hoje, a Edico Genome é implantada em nossas instâncias de F1 do Amazon EC2 baseadas em FPGA e pode processar uma sequência completa do genoma em aproximadamente 70 minutos em um tipo de instância f1.2xlarge e em aproximadamente 30 minutos em um tipo de instância f1.16xlarge. As velocidades podem ser cerca de 10 vezes mais rápida que os algoritmos de última geração atuais."

Aaron Friedman e Ujjwal Ratan

27/09/17

miachampion

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

"O FireSim reduz a barra de entrada e torna mais fácil para todos aproveitarem o poder de um ambiente de computação acelerado por FPGA."

Mia Champion

25/10/17

aaronfriedman

Acelerando a medicina de precisão em grande escala

"A Edico Genome fez uma parceria com o Hospital Infantil da Filadélfia (CHOP) para demonstrar seu software de pipeline genômico acelerado por FPGA, chamado DRAGEN ... Isso estabeleceu um Recorde Mundial do Guinness para a análise mais rápida de 1000 genomas humanos inteiros, e eles fizeram isso usando 1000 instâncias EC2 f1.2xlarge em uma única região da AWS. "

Aaron Friedman e Angel Pizarro

16/11/17

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