利用FPGA加速实现高性能计算

目前应用软件的需求已经远远超出了传统处理器的能力所及。一种解决方法是通过硬件加速，采用专用协处理器来提升处理性能。FPGA作为协处理器设计的基础，在价格、性能、易用性以及功耗方面有明显的优势。
微处理器有近40年的历史，在这期间，其性能得到了大幅提高，每18个月翻倍，这就是众所周知的“摩尔定律”。处理器从最初不实用的“玩具”发展到现在，性能上已经超越了曾轰动一时的Cray-1超级计算机。
处理器在每一轮性能增长过程中，都能支持更复杂和要求更高的应用软件，使得用户对未来处理器的性能有更高的期望。在微处理器发展历史中，随着处理器性能的提高，应用软件的需求也随之增长，而处理器总是能满足应用软件的需求。但是，在过去几年中，情况发生了变化。处理器本身无法满足高性能计算(HPC)应用软件的性能需求，导致需求和性能之间出现了缺口。
白皮书
___________________________________________________________________
利用FPGA加速实现高性能计算


引言
目前应用软件的需求已经远远超出了传统处理器的能力所及。一种解决方法是通过硬件加
速，采用专用协处理器来提升处理性能。FPGA作为协处理器设计的基础，在价格、性能、
易用性以及功耗方面有明显的优势。

微处理器有近40年的历史，在这期间，其性能得到了大幅提高，每18个月翻倍，这就是众
所周知的“摩尔定律”。处理器从最初不实用的“玩具”发展到现在，性能上已经超越了曾
轰动一时的Cray-1超级计算机。

处理器在每一轮性能增长过程中，都能支持更复杂和要求更高的应用软件，使得用户对未
来处理器的性能有更高的期望。在微处理器发展历史中，随着处理器性能的提高，应用软
件的需求也随之增长，而处理器总是能满足应用软件的需求。但是，在过去几年中，情况
发生了变化。处理器本身无法满足高性能计算(HPC)应用软件的性能需求，导致需求和性能
之间出现了缺口(参见图1)。

图1. 工业发展形势：技术缺口




很多应用需求都要求改变这一形势。一个例子是金融分析，金融期权交易所通过加速应用
软件来获得市场竞争优势。对金融应用软件加速，金融交易所能够比竞争对手更快更好地
完成交易，更少出错，大幅度提高收益。要提升性能首先得提高处理能力，全面提升性能
要求处理能力至少提高一个数量级。

很多传统应用软件采用了越来越复杂的算法，对处理器的要求也随之提高。例如，为了提
高通信应用软件的功能，编解码(C