FPGA skal sætte fart på Intels processorer

Intels næste skridt i kampen om kraftigere mikroprocessorer kan meget vel være at lægge FPGA-blokke ned i processoren (Field-Programmable Gate Array, en chip, der indeholder programmerbare logikkomponenter). Det vil give en unik mulighed for at lægge gentagne og beregningstunge algoritmer i FPGA’en frem for i softwaren.

Mange algoritmer vil kunne afvikles 10 eller måske 100 gange hurtigere i en FPGA-blok frem for i software.

»Intels ledelse giver udtryk for, at det er den vej, man vil gå. Der er stor interesse i Intel for at bruge FPGA, men jeg tør ikke garantere, hvornår den kommer,« siger Nikolaj Hanson fra udviklingshuset Prevas.

Han har i flere år fulgt udviklingen af komponenter, blandt andet FPGA-chips og CPU’er, tæt.

»En processor med FPGA vil give meget stor regnekraft. Man kan kun komme en del af vejen med en grafikprocessor. Men med en FPGA kan man få en meget kraftig beregningsenhed,« understreger han.

Den vil ikke mindst være interessant for forskningsverdenen, inden for medicinsk diagnosticering og highspeed-trading:

»Der er sikkert også mange computerspillere, som vil være villige til at betale ekstra for en computer med den kombination. Først i næste række vil det blive brugt af almindelige pc-brugere.«

Opsigtsvækkende alliance

Der har i flere omgange været rygter om, at Intel var ved at købe en FPGA-producent, men det er endnu ikke sket. De mest oplagte opkøbskandidater ville være de to store FPGA-producenter Xilinx og Altera.

I februar indgik Altera og Intel imidlertid en aftale om, at Altera i fremtiden kan producere sine FPGA’er på Intels chip-fabrikker, der er kendt som verdens bedste.

Det er opsigtsvækkende, dels fordi Intel ikke hidtil har åbnet sine fabrikker i nogen nævneværdig grad, dels fordi hverken Altera eller Xilinx hidtil har fået sine chips produceret hos Intel. En enkel forklaring kunne være, at Intel har fået mere overskydende plads på sine chip-støberier.

Nikolaj Hanson ser aftalen som et muligt skridt mod en processor med indbygget FPGA:

»Intel har i mange år været ude efter en FPGA-producent, så de kan lægge FPGA ind i deres processorer. Det kunne tyde på, at Intel er kommet tættere på sådan en alliance.«

Peter Ekner, produktchef hos Napatech, der er storforbruger af højt­ydende CPU’er og FPGA’er, ser også et mønster.

Intel åbner sig om teknologien

»Intel gør nogle ting nu, som vil bringe dem i en situation, hvor det bliver muligt at integrere CPU og FPGA. De får Alteras FPGA’er over på deres egen teknologi. Det viser, at Intel er seriøse med at åbne deres teknologi for andre. Hidtil har det kun være småspillere, som har fået adgang. Når de to parter er blevet enige om, hvilken teknologi de skal bruge, så vil de kunne integrere de to typer chips,« påpeger han

Peter Ekner kunne godt forestille sig, at en stærk kombination af CPU og FPGA kunne være relevant for Napatechs produkter. Firmaet udvikler apparater, som analyserer netværkstrafik i real time.

»Hvis den skal være rigtigt højt­ydende, så kræver det en meget tæt integration mellem CPU og FPGA. Vi har kunder i dag, som laver beregninger over hver eneste datapakke. Det er meget tungt, hvis man bruger CPU’er. De beregninger kunne man godt lægge ind i noget FPGA, som sad tæt på CPU’en,« siger han.

Kunne Intel ikke bare selv lave sin FPGA?

»Nej, der ligger så mange års erfaring hos FPGA-virksomhederne, ikke i at lave selve chippen, men i at udvikle den software, som lægger VHDL-koden ned i FPGA’en. Så det er ikke noget, man kan lave på kort tid,« siger Nikolaj Hanson.

Han er på det rene med, at det ikke nødvendigvis er let at skabe den rigtige kombination af CPU- og FPGA-chips.

»Der er masser af problemer i at skabe et godt samarbejde mellem de to chips. Men til forskel fra tidligere har vi nogle værktøjer, som er ret pålidelige. Og Intel har ikke mere den mulighed at skrue op for clockfrekvensen,« påpeger han.

»Den mulighed bliver sværere og sværere at anvende på grund af effektniveauet og varmeudviklingen. De skal finde på nye måder at imødekomme kravet om bedre performance på. Det ville også være en god måde at imødegå konkurrencen fra eksempelvis Nvidias GPU-processorer på.«

Den amerikanske blogger og softwareingeniør Denton Gentry peger på, at mens netop Xilinx og Altera har udgivet FPGA-chips med en lille CPU tilknyttet, så kunne Intel gøre det modsatte. Intel kunne levere en moderne CPU tilføjet en lille mængde af FPGA-logik.

Nikolaj Hanson tror dog, at en mulig kombichip ville have en tem­melig kraftig FPGA-chip ind­bygget. Han forestiller sig, at en CPU- FPGA-processor kunne bestå af tre nogenlunde lige store dele, nemlig CPU, FPGA og hukommelse (cache):

»Det er bare et gæt, ud fra hvor meget de tre dele typisk fylder.«

Stellarton-chip en prøveballon

Intel lavede allerede i 2010 et design med en Atom-processor og en midrange Altera-FPGA, kaldet Stellarton-processoren.

Stellarton-processoren har senere skiftet navn til det mere tekniske ‘Atom E600C’.

»Den processor opfatter jeg som en prøveballon, Intel sendte op. En prøveballon for CPU-FPGA-teknologien,« siger Nikolaj Hanson:

»Den havde en vis succes, blandt andet til brug i overvågningskameraer og til infotainment i bilindustrien. Chippen var billig og kunne det, man kunne forvente. Jeg vil sige, at Intel til dels havde succes med den.«

Problemet var, at Intel ikke præsenterede et roadmap for processoren.

»Virksomhederne vidste ikke, hvor teknologien bevægede sig hen. Så firmaerne blev bekymrede og holdt op med at bruge den,« forklarer Nikolaj Hanson.