Intel® Stratix® 10 FPGA и SoC FPGA

ИС Intel® Stratix® 10 FPGA и SoC обеспечивают инновационные преимущества производительности, энергоэффективности, плотности и системной интеграции. Устройства Intel® Stratix® 10 с революционной архитектурой FPGA Intel® Hyperflex™ используют запатентованную технологию Intel EMIB, шину AIB и разнообразные микрочипы, обеспечивая прирост производительности в 2 раза по сравнению с высокопроизводительными ИС FPGA предыдущего поколения.1

Также ознакомьтесь со следующими ресурсами по ИС Intel® Stratix® 10 FPGA: Программное обеспечение для проектирования, Магазин проектов, Файлы для загрузки, Сообщество и Поддержка

Intel® Stratix® 10 FPGA и SoC FPGA

Архитектура Intel® Hyperflex™ FPGA

Устройства Intel® Stratix® 10 FPGA и SoC используют новую архитектуру FPGA Intel® Hyperflex™, помогающую решать задачи систем нового поколения благодаря повышению тактовой частоты в 2 раза и снижению энергопотребления на 70% по сравнению с самыми производительными ИС FPGA предыдущего поколения.2

Архитектура FPGA Intel® Hyperflex™ позволяет создать дополнительные обходные регистры во всей коммутационной сети FPGA. Эти дополнительные регистры (гиперрегистры) имеются на каждом сегменте маршрутизации межсоединений и на входе всех функциональных блоков. Регистры в архитектуре Intel® HyperFlex™ позволяют использовать три основных методики проектирования для повышения производительности ядра в 2 раза:

  • Детализированное улучшение ресинхронизации с архитектурой Intel® HyperFlex™ для устранения критических путей.
  • Нулевая задержка конвейеров с архитектурой Intel® HyperFlex™ для устранения задержек маршрутизации.
  • Гибкая оптимизация с архитектурой Intel® HyperFlex™ для достижения наилучшей производительности.

Использование этих возможностей в ваших проектах с инструментами проектирования Hyper-Aware, позволяет автоматически использовать регистры архитектуры Intel® HyperFlex™ для достижения максимальной тактовой частоты ядра.

Гетерогенная интеграция 3D SiP

Смешанные функции и узлы процессов

Интеграция гетерогенных функций 3D SiP дает целый ряд преимуществ на системном уровне, в том числе следующие:

Подробнее о гетерогенной интеграции 3D SiP

Загрузите эту информационную статью, чтобы узнать больше о том, как ИС Intel® Stratix® 10 FPGA и SoC FPGA используют гетерогенную интеграцию 3D SiP для обеспечения революционной производительности, снижения энергопотребления и уменьшения форм-фактора, позволяя при этом добиться масштабируемости и гибкости. Кроме того, вы узнаете, как технология Intel EMIB позволяет создавать превосходные решения для интеграции нескольких кристаллов.

Технология упаковки Intel EMIB для устройств Intel® Stratix® 10

Запатентованная Intel технология встроенных мостов внутренних соединений между кристаллами (EMIB) позволяет интегрировать в одном корпусе несколько важных компонентов системы, в том числе аналоговые блоки, память, специализированные интегральные микросхемы, центральный процессор и т. д. Технология EMIB позволяет упростить производственный процесс по сравнению с другими технологиями интеграции в корпус. Кроме того, EMIB устраняет необходимость использовать сквозные кремниевые переходники (TSV) и специальные кремниевые интерпозеры, что дает возможность создавать более производительные и менее сложные решения с превосходным уровнем целостности сигнала и оптимальным энергопотреблением. Технология EMIB использует небольшую кремниевую микросхему, встроенную в подложку для обеспечения высочайшей плотности внутренних соединений между кристаллами. Стандартный узел перевернутого кристалла передает сигналы питания и пользовательские сигналы между микросхемой и шариковыми выводами корпуса. Такой подход позволяет свести к минимуму помехи в результате переключения ядер и взаимные помехи, обеспечивая превосходную целостность сигнала и питания.

Более подробную информацию о реализации этой технологии в семействе устройств Intel® Stratix® 10 можно найти в разделе «Трансиверы».

Трансиверы

Характеристики

Варианты блоков трансиверов

Тип L (17,4 Гбит/с)

PCIe* x16 поколения 3

Тип H (28,3 Гбит/с)

PCIe* x16 поколения 3

Тип E (30 Гбит/с / 58 Гбит/с)

4x100GE

Тип P (16 Гбит/с)
Intel® Ultra Path Interconnect (Intel® UPI)

или
PCIe* x16 поколения 4

Варианты устройств Intel® Stratix® 10 GX, SX GX, SX, TX, MX TX, MX DX
Максимальное количество трансиверов в одном блоке* 24 24 24 20
Максимальная скорость передачи данных между микросхемами (NRZ/PAM4) 17,4 Гбит/с / - 28,3 Гбит/с / - 28,9 Гбит/с / 57,8 Гбит/с 16 ГТ/с / -
Максимальная скорость передачи данных на объединительной плате (NRZ/PAM4) 12,5 Гбит/с / - 28,3 Гбит/с / - 28,9 Гбит/с / 57,8 Гбит/с 16 ГТ/с / -
Вносимые потери при максимальной скорости передачи данных До 18 дБ До 30 дБ До 35 дБ См. спецификации и условия PCIe* поколения 4 и UPI
Аппаратный IP-блок

PCIe* поколения 1, 2 и 3 с поддержкой каналов x1, x4, x8 и x16

Аппаратный IP-блок 10G Fire Code FEC

PCIe* поколения 1, 2 и 3 с каналами x1, x4, x8 и x16

SR-IOV с

4 физическими функциями и

2 тыс. виртуальных функций

Аппаратный IP-блок 10G Fire Code FEC

10/25/100 GbE MAC с RS-FEC и KP-FEC Intel® Ultra Path Interconnect (Intel® UPI)
PCIe* поколения 1, 2, 3 и 4 с каналами x1, x4, x8 и x16
SR-IOV с
8 физических функций
2048 виртуальных функций
Поддержка раздвоения портов для конечных станций 2x8 и корневых портов 4x4
Функции обхода уровня транзакций (TL)
Инициализация конфигурации через протокол (CvP)
Автономный режим
VirtIO
Масштабируемый IOV
Общая виртуальная память
*Информацию о точном количестве трансиверов для определенного сочетания устройства и корпуса можно найти в таблице продукции для устройств Intel® Stratix® 10.

Внутренние соединения между процессорами, специализированными интегральными микросхемами ASIC и блоками ASSP

ИС Intel® Stratix® 10 DX FPGA ориентированы на высокопроизводительные решения ускорения, которые обычно используются в ЦОД, сетях, облачных вычислительных системах и средах тестирования и измерения, и включают аппаратные и программные IP-блоки с поддержкой интерфейсов UPI и PCIe* поколения 4.

Высокопроизводительный интерфейс с низкой задержкой позволяет обеспечить согласованное подключение ИС FPGA к масштабируемым процессорам Intel® Xeon® с помощью технологии Intel® Ultra Path Interconnect (Intel® UPI), а несогласованный интерфейс используется для подключения устройств PCI Express* (PCIe*) поколения 4.

Подробные характеристики внутренних соединений Intel® Stratix® 10 FPGA и SoC:

  • Аппаратные IP-блоки Intel® UPI в устройствах Intel® Stratix® 10 поддерживают программные IP-блоки Cache Agent и Home Agent.
  • Аппаратные IP-блоки PCI Express x16 поколения 4 поддерживают такие возможности как режим раздвоения конечных станций и корневого порта, виртуализация ввода-вывода с одним корнем (SR-IOV), виртуальное устройство ввода-вывода (VIRTIO), масштабируемая виртуализация ввода-вывода Intel® (Intel® Scalable IOV) и режим пропуска уровня транзакций.

Интерфейсы внешней памяти

Устройства Intel® Stratix® 10 обеспечивают поддержку интерфейса памяти, включая последовательные и параллельные интерфейсы.

Интерфейсы параллельной памяти

Устройства Intel® Stratix® 10 обеспечивают поддержку параллельной памяти (до 2666 Мбит/с DDR4 SDRAM), а также множества других протоколов, которые перечислены ниже.

  • Аппаратный контроллер памяти обеспечивает высокую производительность при низком энергопотреблении и поддержку:
    • DDR4.
    • DDR3 / DDR3L.
    • LPDDR3.
  • Поддержка программного контроллера дает гибкость поддержки разнообразных стандартов интерфейсов памяти, в том числе:
    • RLDRAM 3.
    • QDR II+ / QDR II + Xtreme / QDR IV.
    • Выбирайте энергонезависимую память Intel® Optane™ DC.

Цифровая обработка сигналов (DSP)

С устройствами Intel® Stratix® 10 системы обработки цифровых сигналов (DSP) могут достигать производительности до 10 трлн операций с плавающей запятой в секунду (терафлопс) при выполнении операций с плавающей запятой одинарной точности согласно стандарту IEEE 754. Эта беспрецедентная вычислительная мощность доступна благодаря усиленному оператору плавающей запятой в каждом блоке DSP. Первоначально она была представлена в устройствах семейства Intel® Arria® 10, а теперь послужит для повышения пропускной способности Intel® Stratix® 10 FPGA и SoC не менее, чем на порядок. Читать справочный документ по блоку DSP в ИС Intel® Stratix® 10 FPGA и SoC.

Блок DSP устройства Intel® Stratix® 10

Блок ИИ Tensor

Использование ИС Intel® Stratix® 10 NX FPGA в проектах ускорения ИИ позволяет добиться производительности до 143 INT8/блок с плавающей запятой 16 (Block FP16) TOPS/TFLOPS при энергопотреблении ~1 TOPS/Вт или 286 INT4/блок с плавающей запятой 12 (Block FP12) TOPS/TFLOPS при энергопотреблении ~2 TOPS/Вт3. Такая пропускная способность достигается благодаря новому типу вычислительного блока, оптимизированного для ИИ, — AI Tensor Block. Архитектура блока AI Tensor Block содержит три узла скалярного произведения, каждый из которых имеет десять множителей и десять сумматоров, т. е. каждый блок содержит 30 множителей и 30 сумматоров. Архитектура блока AI Tensor Block оптимизирована для обычных операций матричного или векторно-матричного умножения, используемых в различных вычислениях ИИ, и может эффективно работать с матрицами любого размера.

ИС Intel® Stratix® 10 FPGA и SoC обеспечивают высокую надежность и возможности устранения отказов SEU.

  • Расширенное обнаружение SEU (ASD).
    • Обработка чувствительности.
    • Пометка в иерархической системе.
  • Внедрение неисправностей.
    • Используется для определения характеристик и совершенствования проектов.

Инструменты для разработки Intel® Stratix® 10 SoC

Комплект разработчика Intel® SoC FPGA Embedded Development Suite (SoC EDS) с ARM* Development Studio* 5 (DS- 5*) поддерживает устройства Intel® Stratix® 10 SoC и предоставляет возможности гетерогенной отладки, профилирования и полной визуализации микросхемы. SoC EDS объединяет все данные по отладке программного обеспечения, полученные из областей ЦП и FPGA, и предоставляет их в организованном виде через стандартный пользовательский интерфейс DS-5. Инструментарий обеспечивает пользователям беспрецедентный уровень прозрачности отладки и контроля, дающий существенные преимущества продуктивности.

Более подробную информацию можно найти на странице Intel® Stratix® 10 SoC.

Информация о продукте и производительности

1

Comparison based on Stratix® V vs. Intel® Stratix® 10 using Intel® Quartus® Prime Pro 16.1 Early Beta. Stratix® V Designs were optimized using 3 step optimization process of Hyper-Retiming, Hyper-Pipelining, and Hyper-Optimization in order to utilize Intel® Stratix® 10 architecture enhancements of distributed registers in core fabric. Designs were analyzed using Intel® Quartus® Prime Pro Fast Forward Compile performance exploration tool. For more details, refer to Intel® Hyperflex™ FPGA Architecture Overview White Paper: https://www.intel.com/content/dam/www/programmable/us/en/pdfs/literature/wp/wp-01220-hyperflex-architecture-fpga-socs.pdf. Actual performance users will achieve varies based on level of design optimization applied. Tests measure performance of components on a particular test, in specific systems. Differences in hardware, software, or configuration will affect actual performance. Consult other sources of information to evaluate performance as you consider your purchase. For more complete information about performance and benchmark results, visit www.intel.ru/benchmarks.

2

Тестирование производительности компонентов производится в рамках конкретного теста на определенных системах. Любые различия в программном, аппаратном обеспечении или конфигурации будут оказывать влияние на фактическую производительность. При принятии решения о приобретении ПК рекомендуется обращаться также к другим источникам информации о характеристиках. Для получения исчерпывающей информации о производительности и результатах эталонных тестов посетите веб-сайт по адресу www.intel.com/benchmarks.

3

По результатам внутренних оценок Intel
Тестирование производительности компонентов производится в рамках конкретного теста на определенных системах. Любые различия в программном, аппаратном обеспечении или конфигурации будут оказывать влияние на фактическую производительность. При принятии решения о приобретении ПК рекомендуется обращаться также к другим источникам информации о характеристиках. Для получения исчерпывающей информации о производительности и результатах эталонных тестов посетите веб-сайт по адресу www.intel.ru/benchmarks.
Для работы технологий Intel® может потребоваться оборудование, программное обеспечение или активация сервисов.
Ни один продукт или компонент не может обеспечить абсолютную защиту.
Результаты получены с помощью расчетов или прогнозов. Ваши расходы и результаты могут отличаться.
© Корпорация Intel. Intel, логотип Intel и другие товарные знаки Intel являются товарными знаками корпорации Intel или ее подразделений. Другие наименования и товарные знаки являются собственностью своих законных владельцев.