Инстанс F1 в Amazon EC2 – это вычислительный инстанс с программируемыми логическими интегральными схемами (FPGA), которые можно использовать для аппаратного ускорения приложения. Инстансы F1 предоставляют все необходимые средства для разработки, моделирования, отладки и сборки кода аппаратного ускорения, включая образы FPGA Developer AMI и пакет Hardware Developer Kit (HDK). С их помощью программирование инстансов F1 становится легкой задачей. После завершения разработки кода для FPGA его можно зарегистрировать как образ Amazon FPGA Image (AFI) и выполнить развертывание на инстансе F1 за несколько щелчков мышью. Образы AFI можно использовать неограниченное количество раз и на любых инстансах F1.

В Amazon EC2 предлагаются инстансы F1 двух размеров, которые включают до восьми FPGA на инстанс. Инстансы F1 содержат микросхему FPGA Xilinx UltraScale Plus, 16 нм. В каждом FPGA доступно 64 ГиБ локальной защищенной памяти DDR4 ECC, а также выделенный разъем PCIe x16. Каждый FPGA содержит около 2,5 миллиона логических элементов и около 6 800 цифровых сигнальных процессоров (DSP). Как и при использовании других инстансов по требованию, в случае F1 можно платить по часам за объем вычислительных ресурсов без долгосрочных обязательств или авансовых платежей. Инструменты FPGA Developer AMI и HDK предоставляются бесплатно, при этом FPGA можно запрограммировать на инстансах F1 неограниченное количество раз без дополнительной платы.

Инстансы F1 в Amazon EC2

F1Instances_NoPlayButton

Вебинар по инстансам F1 в Amazon EC2

F1 Webinar Screen
Быстрое развертывание настраиваемого аппаратного ускорения

Быстрое развертывание настраиваемого аппаратного ускорения

Инстансы F1 позволяют легко развертывать настраиваемые FPGA с помощью Консоли управления AWS за несколько щелчков мышью. С каждым инстансом F1 можно использовать один или несколько образов AFI. Это позволяет запускать несколько вариантов ускорения на одном инстансе, обеспечивая скорость и гибкость работы. Кроме того, в инстансах F1 легко доступны инструменты, необходимые для программирования, имитации, отладки и сборки кода аппаратного ускорения.

Прогнозируемая производительность

Прогнозируемая производительность

FPGA подключаются к инстансам F1 через выделенный разъем PCI Express (PCIe), что позволяет FPGA использовать общее пространство памяти и обмениваться данными на скорости до 12 Гбит/с. Сеть на базе PCI Express изолирована от других сетей, и FPGA не используются совместно разными инстансами, пользователями или аккаунтами. При такой схеме используемые FPGA работают только запрограммированным пользователем образом, за счет чего обеспечивается стабильная производительность.

Экономичное использование FPGA

Экономичное использование FPGA

С помощью инстансов F1 можно развертывать аппаратное ускорение для процессов, и не нужно покупать собственные FPGA или специальное оборудование для них, что сильно сокращает затраты на развертывание аппаратного ускорения для приложения. Это позволяет использовать FPGA для более высоких нагрузок, например при выполнении геномных вычислений или моделировании финансовых рисков.

Использование имеющихся алгоритмов FPGA

Использование имеющихся алгоритмов FPGA

В инстансах F1 можно с легкостью использовать собственные алгоритмы аппаратного ускорения на AWS. FPGA в инстансах F1 и инструменты разработчика, доступные в пакете HDK, совместимы с кодом аппаратного ускорения и инструментами проектирования, которые используют типовые языки проектирования аппаратных средств, такие как Verilog и VHDL, или языки более высокого уровня, такие как C и Go.

Программируемое аппаратное ускорение

Программируемое аппаратное ускорение

Инстансы F1 позволяют с легкостью развертывать аппаратное ускорение с использованием FPGA. FPGA – это программируемые интегральные схемы, которые можно настроить определенным образом. По сравнению с серверами, в которых используются только ЦПУ, FPGA позволяют ускорить приложения до тридцати раз. При необходимости обновления или оптимизации аппаратного ускорения не нужно изменять конфигурацию аппаратного обеспечения, достаточно лишь перепрограммировать FPGA в инстансах F1.


Выделенные FPGA

Каждый инстанс F1 включает до восьми выделенных FPGA. Они не могут быть использованы другим инстансом, пользователем или аккаунтом. Это означает, что все мощности FPGA используются только этим инстансом. Кроме того, изоляция пользователей и аккаунтов повышает уровень безопасности при работе.

Выделенные FPGA

Многоразовые безопасные образы Amazon FPGA Image (AFI)

Образы Amazon FPGA Image (AFI) для многократного использования

Созданная схема программирования FPGA называется образом Amazon FPGA Image (AFI). В AWS есть сервис, который используется для регистрации, копирования, опроса и удаления образов AFI, а также управления таковыми. После создания образа AFI его можно загрузить в запущенный инстанс F1. В один инстанс F1 можно одновременно загрузить несколько образов AFI и переключаться между ними в процессе работы без перезагрузки. Это позволяет последовательно запускать и тестировать несколько вариантов аппаратного ускорения. Можно также предлагать другим клиентам AWS Marketplace свои услуги аппаратного ускорения на базе FPGA.


Комплект для разработчиков аппаратного обеспечения

Для обеспечения быстрого программирования аппаратного ускорения AWS предоставляет комплект для разработчиков аппаратного обеспечения (HDK). HDK включает образцы кода, скрипты сборки, интерфейс отладки и множество других инструментов, необходимых для разработки кода FPGA для инстансов F1. Его можно использовать как в образе AMI, предоставленном AWS, так и в локальной среде разработки.

Встроенные средства доступа на основных мобильных платформах

Совместная работа

FPGA Developer AMI

Образ FPGA Developer AMI включает предустановленную среду разработки со скриптами и инструментами для имитации схемы FPGA, компиляции кода, а также для сборки и регистрации образа AFI. Кроме того, в нем есть инструменты отладки и сборки кода. Развертывание образа FPGA Developer AMI можно выполнить на инстансе Amazon EC2 и быстро выделить достаточное количество ресурсов для разработки и тестирования схемы FPGA.


Параметры инстанса F1

Тип инстанса Карты FPGA Виртуальные ЦПУ Оперативная память инстанса (ГиБ) SSD-хранилище (ГБ) Улучшенная сетевая конфигурация Оптимизация для EBS
f1.2xlarge 1 8 122 470 Да Да
f1.16xlarge 8 64 976 4 x 940 Да Да

Для инстансов F1.16xlarge используются выделенные каналы PCI-e, по которым FPGA получают доступ к общей памяти и друг к другу со скоростью до 12 Гбит/с в обоих направлениях. 


Как работает сервис

РАЗРАБОТКА

Разрабатывайте собственные образы Amazon FPGA Images (AFI) с помощью набора HDK и полного комплекта инструментов проектирования и симуляторов.

РАЗВЕРТЫВАНИЕ

Развертывайте образы AFI непосредственно на инстансах F1 и пользуйтесь преимуществами EC2, такими как масштабируемость, гибкость и безопасность.

ПРЕДЛОЖЕНИЕ

Предлагайте свои образы AFI для использования другими клиентами через AWS Marketplace.

ПОКУПКА

Покупайте готовые образы AFI на AWS Marketplace, чтобы быстро внедрять распространенные варианты аппаратного ускорения.

Подробнее о примерах использования см. ниже.

Использование инстансов F1 для развертывания аппаратного ускорения может быть полезно для выполнения высокопроизводительных вычислений (HPC). Такие вычисления используются для решения сложных проблем в области науки, техники и бизнеса, для которых требуются высокая пропускная способность соединения, продвинутая сетевая конфигурация и мощные вычислительные ресурсы. Особенно выгодно использовать инстансы F1 для решения задач, чувствительных к задержкам, таких как клинические исследования генома, обработка видео в режиме реального времени и анализ финансовых рисков.

Изучение генома

Объемы сложных биологических данных, используемых для исследования генома, продолжают расти и нередко достигают порядка нескольких петабайтов. Ученым и врачам необходимы средства для очень быстрой обработки этих данных для того, чтобы своевременно отвечать на запросы терапевтов и их пациентов. Инстансы F1 идеально подходят для таких задач.

Изучение генома

Финансовая аналитика

Финансовая аналитика

В сфере финансовых услуг все острее ощущается потребность в ресурсах для высокопроизводительных вычислений. Они необходимы для моделирования рисков, анализа транзакций для выявления проблем безопасности, для высокочастотного трейдинга и решения других задач. Организации по предоставлению финансовых услуг могут использовать инстансы F1 для повышения точности анализа и алгоритмов моделирования рисков, что позволяет значительно улучшить процесс принятия решений.


Обработка видео в режиме реального времени

Для решения задач обработки видео, анализа видеоизображений, сжатия и перекодирования видео в рамках высокопроизводительных видеоприложений для трансляций необходимо выполнять анализ в режиме реального времени. Инстансы F1 идеально подходят для решения таких задач без потери качества. 

Обработка видео в режиме реального времени

Поиск в больших данных и аналитика

Поиск в больших данных и аналитика

Требования к поддерживаемому объему данных, их разнообразию, скорости анализа и поиска в приложениях для обработки больших данных возросли до такой степени, что клиентам необходимо аппаратное ускорение для выполнения соответствующих задач. Клиенты могут использовать увеличенную производительность инстансов F1 для получения необходимых ресурсов при поиске и работе с большими данными.


Безопасность

Инстансы F1 полезны для решения многих задач безопасности, включая защиту от взлома, защиту информации и поддержку доверительных отношений.

Безопасность

Начать работу с инстансами F1 в консоли AWS очень легко

Войти в консоль EC2