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, проверки на симуляторе, отладки и компиляции 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 микросхем FPGA на инстанс. Инстансы F1 содержат микросхему FPGA Xilinx UltraScale Plus, 16 нм. Каждая микросхема FPGA включает 64 ГиБ локальной защищенной памяти DDR4 ECC с выделенным каналом PCIe x16. Каждая микросхема FPGA содержит около 2,5 млн логических элементов и около 6800 цифровых сигнальных процессоров (DSP). Как и при работе с другими инстансами Amazon EC2 по требованию, вы платите только за то, что используете. Никаких долгосрочных обязательств или авансовых платежей не требуется. Инструменты FPGA Developer AMI и HDK предоставляются бесплатно, при этом FPGA можно программировать 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 без труда развертывать настраиваемые микросхемы 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 процессов ускорения на одном инстансе для обеспечения высокой скорости и гибкости работы. Кроме того, в инстансах F1 доступны удобные инструменты, необходимые для программирования, проверки на симуляторе, отладки и компиляции кода аппаратного ускорения.

Прогнозируемая производительность

Прогнозируемая производительность

FPGA подключаются к инстансам F1 через выделенный канал PCI Express (PCI‑e), что позволяет FPGA использовать общее пространство памяти и обмениваться данными на скорости до 12 ГБ/с. Сеть на базе PCI Express изолирована от других сетей, FPGA не используются совместно несколькими инстансами, пользователями или аккаунтами. Такая схема гарантирует, что на FPGA выполняется только программный код пользователя, и обеспечивает стабильную производительность.

Экономичное использование FPGA

Экономичное использование FPGA

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

Использование имеющихся алгоритмов FPGA

Использование имеющихся алгоритмов FPGA

В инстансах F1 можно без труда 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 для рабочих нагрузок. FPGA – это программируемые интегральные схемы, которые можно настраивать с помощью ПО. По сравнению с серверами, в которых используются только ЦПУ, микросхемы FPGA позволяют ускорить приложения в тридцать раз. При необходимости обновления или оптимизации аппаратного ускорения не нужно изменять конфигурацию аппаратного обеспечения, достаточно лишь перепрограммировать FPGA в инстансах F1.


Выделенные микросхемы FPGA

Каждый инстанс F1 включает до восьми выделенных микросхем 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 микросхемы 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 процессов аппаратного ускорения. Можно также предлагать свои услуги аппаратного ускорения на базе FPGA другим клиентам через AWS Marketplace.


Комплект для разработчиков аппаратного обеспечения

Для обеспечения быстрого программирования аппаратного ускорения AWS предоставляет комплект для разработчиков аппаратного обеспечения (HDK). HDK включает образцы кода, скрипты компиляции, интерфейсы 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

Образ FPGA Developer AMI для разработчиков

Образ FPGA Developer AMI включает предустановленную среду разработки со скриптами и инструментами для проверки схемы FPGA на симуляторе, компиляции кода, а также для сборки и регистрации образа AFI. Кроме того, в нем есть инструменты отладки и компиляции кода. Можно выполнить развертывание образа FPGA Developer AMI 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
f1.4xlarge
2 16 244 940 Да Да
f1.16xlarge 8 64 976 4 x 940 Да Да

Для инстансов f1.16xlarge используются выделенные каналы PCI‑e, по которым микросхемы FPGA получают доступ к общей памяти и обмениваются данными со скоростью 12 Гбит/с в обоих направлениях. 


Как работает сервис

РАЗРАБОТКА

Разрабатывайте собственные образы AFI с помощью комплекта для разработчиков аппаратного обеспечения (HDK), содержащего полный набор инструментов проектирования и симуляторов.

РАЗВЕРТЫВАНИЕ

Развертывайте образы AFI непосредственно на инстансах F1 и пользуйтесь всеми преимуществами масштабируемости, гибкости и безопасности, которые предоставляет Amazon EC2.

ПРЕДЛОЖЕНИЕ

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

ПРИОБРЕТЕНИЕ

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

Подробнее о примерах использования – 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, расширенная 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 клиническим исследователям необходимо очень быстро обрабатывать эти данные, чтобы своевременно отвечать на запросы врачей 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 в целях 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 работе с большими данными и поиске в них.


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