Ứng dụng của FPGA trong ngành tài chính

[TL138]

Hì, em cũng đồng ý là còn phải xem số phận của mấy công ty đó thế nào đã, và cái chưa thấy cũng không nhất thiết là không có, cái không có hiện tại cũng có thể có sau này... các bác Moderator(+s) ơi em thấy nên tập trung sức vì cộng đồng mạng hơn nữa như thế đỡ lãng phí kiến thức và nhiệt huyết của các bác và bon đàn em được nhờ nhiều hơn...

Thú thực là em theo dõi các luồng về FPGA cũng lâu và rất vui vì gần đây đã có nhiều bác Moderator quan tâm và chăm sóc các luồng về FPGA nhiều hơn đó là những luồng gió mới cần phải phát huy!

[tonyvandinh]

Xin mạn phép để góp ý kiến trong đề tài này.
Theo như sự hiểu biết của tôi thì bài viết đó nói về một kỹ thuật để biến dạng sự tính toán dựa theo điều kiện (programmable architecture CPU, không biết tôi dịch có đúng không?). Hiện tại những CPU thường là cho công dụng chung (generic) nên không tín hiệu cho lắm cho những công dụng đặc biệt (specific applications). Những CPU này cũng giới hạn bao nhiêu tính toán liền một lúc nên trong một số trường hợp sẽ làm chậm lùi công việc.

Programmable Architecture CPU lấy ưu điểm của FPGA để tạo ra bộ phận CPU tùy theo công dụng. Nếu cần nhanh thì dùng nhiều bộ phận tính toán liền một lúc (pipeline computing). Nếu không cần nhanh thì dùng ít để giảm nhiên liệu dùng. Công nghệ này cũng giống như công nghệ bó (server farm) nhưng ở dạng Silicon.

Hy vọng các bạn hiểu các diễn đạt này. Thành thật xin lỗi là tôi không biết nhiều về từ VN trong lãnh vực này

Chào

[bqviet]

Programmable architecture CPU = kiến trúc CPU khả trình (có thể lập trình để thay đổi kiến trúc được); không biết không có vấn đề gì cả. Bạn chỉ cần thảo luận một thời gian sẽ quen với từ ngữ dùng tại VN hiện nay.

Đại loại là dùng FPGA để tạo thành một con CPU có khả năng xử lý thông thường, ngoài ra có một số thay đổi về mặt kiến trúc (tập lệnh, bộ nhớ đệm, cấu trúc hàng đợi lệnh ...) đặc biệt phù hợp để xử lý bài toán tài chính. Cách này hay, nhưng so với CPU thông thường thiết nghĩ cũng chẳng hiệu quả hơn là bao. CPU thông thường cũng có hàng đợi lệnh (pipeline), bộ nhớ đêm (cache) lớn, cũng có nhiều lõi xử lý chạy song song trong cùng một vỏ đóng gói.

Đặc biệt, CPU thông thường hơn hẳn về tốc độ xung nhịp. Ví dụ lõi Microblaze của Xilinx chỉ chạy tối đa đâu 150 MHz. Lõi PowerPC trên nền FPGA cao cấp của Xilinx (dòng Virtex - cái mà bọn Digikey không thèm bán cho VN) cũng chưa tới 1 GHz. Trong khi đó, một cái CPU Intel ghẻ bán ngoài chợ tốc độ cũng tới trên 3 GHz, 4 lõi với bộ nhớ đệm to tổ chảng, giá khá hợp lý. FPGA dẫu có "programable" tới đâu đi chăng nữa, liệu đấu có lại ? Lõi Nios của Altera còn yếu hơn cả Microblaze, chắc không cần bàn thêm.

Ưu điểm chính của FPGA trong lĩnh vực này chỉ có thể đóng vai trò cái gọi là "glue-logic" - tức là vai trò chất keo kết nối các CPU thông dụng lại với nhau, với các thành phần khác trong hệ thống một cách tốt nhất có thể. Tự nó đứng ra để làm vi xử lý thì khó mà hiệu quả.

Vẫn chưa kể việc sử dụng FPGA vẫn còn được coi là khó ở VN, trong khi một ông có kiến thức cơ bản về Linux hoặc một biến thể Unix khác có thể nối một vài chục cái máy tính lại thành một hệ thống "điện toán đám mây" tương đương một máy chủ mạnh hơn nhiều, đơn giản hơn nhiều.

[tonyvandinh]

Những con FPGA mà có CPU thì rất là mắc tiền và chạy chậm hơn mấy con không có tại vì cấu toán của nó còn dùng phần mềm. Dùng FPGA mà không có CPU vừa rẻ và tận dùng đủ chức năng cho cái công việc riêng của nó. Đương nhiên sáng chế ra cái kiến trúc CPU khả trình rất là phức tạp vì vậy đó là ưu điểm của những công ty mà biết về kỹ thuật này.

Bạn có thể google "Reconfigurable computing using FPGA" để tìm hiểu thêm. Bài viết của Xilinx ở dưới đây cũng đề cập tới vấn đề này:

http://china.xilinx.com/publications...54_58-blue.pdf

[jefflieu]

Wow,
Thanks bqviet và anh Tony góp dzui Đúng là những điều mình biết thiệt ít ỏi.
Thế mạnh của FPGA chỉ là xử lý song song và khả năng đặc chế (customization ).
Còn phải bỏ ra một công sức lớn như thế nào để biến đổi các thuật toán phức tạp thường được viết ở Java, C để tận dụng được lợi thế của FPGA là một chuyện gây tranh cãi .

@bqviet: Việc so sánh xung nhịp chưa chắc chính xác, vì chính mình thực hiện một thuật toán trên CPU và tren VirtexPro (với PowerPC và các bộ gia tốc bằng FPGA logic chạy ở 100MHz, các FPGA logic này hỗ trợ các thuật toán sắp xếp và thuật toán AES decryption) . Kết quả của mình là trên FPGA mất 0.5s, trên Intel >2GHz mất 6s.
Dĩ nhiên sự so sánh không thật công bằng vì các phép tính trong thuật toán đem gia tốc có vẻ có lợi cho FPGA và khi chạy trên Intel thì còn hệ điều hành và chác ctrinh khác. Bữa đó tiếc quá không biết cách tính CPU time thay vì real-time . Còn nếu đem thuật toán, viết bằng Assembly, chạy không có hệ điều hành trên CPU ... thì .. (không hình dung đươc kết quả thế nào, bị mấy cai hệ điều hành làm mờ mắt khả năng thật sự của CPU rồi :s)

Thanks for sharing, guys - Cám ơn anh em vì đã chia sẽ các kinh nghiệm, hiểu biết

[jefflieu]

Các bạn có thể download thuật toán và chạy trên máy Desktop rồi so sánh kết quả. Các ứng dụng này hơi thiên vị cho cho FPGA nên cũng chưa có kết luận gì.
Năm 2008:
Yêu cầu: http://rijndael.ece.vt.edu/memoconte...ter/index.html
bạn click ở cái link reference design
và so sánh với kết quả : http://rijndael.ece.vt.edu/memoconte...ins/index.html
....
Nặm 2009:
http://www.ece.cmu.edu/~jhoe/doku/do...eased_3_1_2009
Các bạn chiu khó search một tí mấy cái link để download

[itx]

Có thắc mắc như thế này. Dùng FPGA làm CPU (cpu mềm). Hay là dùng CPU cứng cái nào rẻ hơn, nhanh hơn, có nhiều hỗ trợ từ cộng đồng, nhà phát triển, nhà sản xuất, phân phối hơn?. Cái này chắc chẳng cần phân tích làm gì vì lợi thế luôn thuộc về CPU cứng.

Cái "Reconfigurable computing using FPGA" chẳng qua dựa trên khả năng "Dynamic Partial Reconfiguration" ("tái cấu hình động một phần" ) hiện đang là "con ắt chủ bài" của Xilinx. Tóm tắt công nghệ này là cho phép FPGA có khả năng cấu hình lại một phần của nó trong khi các thành phần khác vẫn hoạt động. Cái này dân VN cũng làm nhiều nhưng lại bận mấy chuyện nhảm nhí khác như kiếm tiền chẳng hạn nên chưa thấy có ai làm thương mại cả.

Mấy cái so sánh này

Việc so sánh xung nhịp chưa chắc chính xác, vì chính mình thực hiện một thuật toán trên CPU và tren VirtexPro (với PowerPC và các bộ gia tốc bằng FPGA logic chạy ở 100MHz, các FPGA logic này hỗ trợ các thuật toán sắp xếp và thuật toán AES decryption) . Kết quả của mình là trên FPGA mất 0.5s, trên Intel >2GHz mất 6s.
Dĩ nhiên sự so sánh không thật công bằng vì các phép tính trong thuật toán đem gia tốc có vẻ có lợi cho FPGA và khi chạy trên Intel thì còn hệ điều hành và chác ctrinh khác. Bữa đó tiếc quá không biết cách tính CPU time thay vì real-time . Còn nếu đem thuật toán, viết bằng Assembly, chạy không có hệ điều hành trên CPU ... thì .. (không hình dung đươc kết quả thế nào, bị mấy cai hệ điều hành làm mờ mắt khả năng thật sự của CPU rồi :s)

Là phải nói thế nào nhỉ... "Vớ Vẩn" (mình biết ít từ tiếng việt quá nên xài tạm vậy ) so sánh kiểu đó thì sao không so sánh tốc độ dựng hình 3D của GPU (bộ xử lý đồ họa) với CPU luôn đi cho tiện và dễ hình dung và các bạn có biết mấy dòng GPU mới của ATI và NIVIDIA có tốc độ bao nhiêu, bao nhiêu nhân.... và với con số đó thì CPU intel nên vứt vô sọt rác là vừa. Vậy mà vẫn xài CPU, lạ nhỉ??? xài Win XP, win7 hay linux, unix làm gì ?

Cái cách mà các bạn ý muốn nói đến là dùng phần cứng để gia tốc máy tính thay thế một phần hay toàn bộ "phần mềm PC" để xử lý "dữ lệu" . Xin thưa là người ta đã triển khai trên các máy chủ có bộ gia tốc kiểu này nhưng đã bị chết non vì bọn Hackers nó đánh vào phần cứng hay tạo ra "virus phần cứng" thay vì phần mềm nên dân IT, Hackers trắng và thậm chí cả nhà sản xuất chỉ có nước khóc mà thôi. Và khi muốn nâng cấp hay sửa lỗi mấy cái này thì .....
Nên đất sống của các giải pháp đó chỉ là gia tốc để xử lý "Tín Hiệu" (VD: GPU, sound card..). Từ ngữ và cách diễn giải của ITX không tốt lắm nhưng hi vọng các bạn hiểu.

[itx]

Những con FPGA mà có CPU thì rất là mắc tiền và chạy chậm hơn mấy con không có tại vì cấu toán của nó còn dùng phần mềm. Dùng FPGA mà không có CPU vừa rẻ và tận dùng đủ chức năng cho cái công việc riêng của nó. Đương nhiên sáng chế ra cái kiến trúc CPU khả trình rất là phức tạp vì vậy đó là ưu điểm của những công ty mà biết về kỹ thuật này.

Bạn có thể google "Reconfigurable computing using FPGA" để tìm hiểu thêm. Bài viết của Xilinx ở dưới đây cũng đề cập tới vấn đề này:

http://china.xilinx.com/publications...54_58-blue.pdf

Mấy cái mà bác bqviet nói tới đều là CPU mềm (soft processor core ) không phải là CPU cứng, hay CPU cứng được tích hợp sẵn.

[jefflieu]

Là phải nói thế nào nhỉ... "Vớ Vẩn" (mình biết ít từ tiếng việt quá nên xài tạm vậy ) so sánh kiểu đó thì sao không so sánh tốc độ dựng hình 3D của GPU (bộ xử lý đồ họa) với CPU luôn đi cho tiện và dễ hình dung và các bạn có biết mấy dòng GPU mới của ATI và NIVIDIA có tốc độ bao nhiêu, bao nhiêu nhân.... và với con số đó thì CPU intel nên vứt vô sọt rác là vừa. Vậy mà vẫn xài CPU, lạ nhỉ??? xài Win XP, win7 hay linux, unix làm gì ?

Bộ GPU cũng là một ví dụ cho thấy sức mạnh của việc "đặc chế" cho một số ứng dụng nhất định, dù chạy chậm hơn nhưng chưa chắc hiệu quả xử lý thấp hơn tại vì CPU như intel thiết kế cho nhiều ứng dụng nên nó bán được cho vài tỉ (?!?) người. Đâu có gì mâu thuẫn.

Àh còn phần Hacker thì mình không biết, nên không dám hó hé.

[jefflieu]

Có thắc mắc như thế này. Dùng FPGA làm CPU (cpu mềm). Hay là dùng CPU cứng cái nào rẻ hơn, nhanh hơn, có nhiều hỗ trợ từ cộng đồng, nhà phát triển, nhà sản xuất, phân phối hơn?. Cái này chắc chẳng cần phân tích làm gì vì lợi thế luôn thuộc về CPU cứng.

Đúng, ba cái con Nios với MicroBlaze chả làm được gì nhiều ...

[bqviet]

Kiểu như FPGA của Actel có sẵn lõi cứng ARM ? Khi đó mặc dù dễ dùng hơn nhưng ưu điểm thay đổi được cấu trúc CPU lại mất đi rồi, còn tối ưu hóa vào đâu được nữa. Một con PSoC cũng có thể coi là dạng đơn giản hóa của kiểu "FPGA có sẵn lõi cứng" này.

[jefflieu]

Programmable architecture CPU = kiến trúc CPU khả trình (có thể lập trình để thay đổi kiến trúc được); không biết không có vấn đề gì cả. Bạn chỉ cần thảo luận một thời gian sẽ quen với từ ngữ dùng tại VN hiện nay.
Đại loại là dùng FPGA để tạo thành một con CPU có khả năng xử lý thông thường, ngoài ra có một số thay đổi về mặt kiến trúc (tập lệnh, bộ nhớ đệm, cấu trúc hàng đợi lệnh ...) đặc biệt phù hợp để xử lý bài toán tài chính. Cách này hay, nhưng so với CPU thông thường thiết nghĩ cũng chẳng hiệu quả hơn là bao. CPU thông thường cũng có hàng đợi lệnh (pipeline), bộ nhớ đêm (cache) lớn, cũng có nhiều lõi xử lý chạy song song trong cùng một vỏ đóng gói.
Đặc biệt, CPU thông thường hơn hẳn về tốc độ xung nhịp. Ví dụ lõi Microblaze của Xilinx chỉ chạy tối đa đâu 150 MHz. Lõi PowerPC trên nền FPGA cao cấp của Xilinx (dòng Virtex - cái mà bọn Digikey không thèm bán cho VN) cũng chưa tới 1 GHz. Trong khi đó, một cái CPU Intel ghẻ bán ngoài chợ tốc độ cũng tới trên 3 GHz, 4 lõi với bộ nhớ đệm to tổ chảng, giá khá hợp lý. FPGA dẫu có "programable" tới đâu đi chăng nữa, liệu đấu có lại ? Lõi Nios của Altera còn yếu hơn cả Microblaze, chắc không cần bàn thêm.
.

Mình nghĩ việc gọi CPU trên FPGA cần được hiểu rộng như thế này:
Không phải CPU trên FPGA giống y hoặc gần giống cấu trúc của CPU thông thường. Nếu vậy sẽ không có gì đáng bàn cãi, CPU thông thường làm bằng ASIC, chạy 3-4GHz, có tới 2 cache. Microblaze và Nios chỉ là đồ chơi.
Nhưng CPU trên FPGA có được lợi thế đặc chế, có nhưng dòng lệnh CPU thực hiện nhiều clock nhưng CPU đặc chế thực hiện 1 clock, lấy ví dụ như DSP và GPU là 2 CPU đặc chế cho 2 thị trường. Ngoài ra mình nghĩ các server cũng sẽ có CPU riêng, các router cũng sẽ có CPU riêng. Vá cũng có thể mấy nhà khoa học NASA cũng sẽ có CPU riêng.

Nếu như thị trường phân tích tài chính lớn, thì chắc cũng sẽ có dòng CPU cho riêng thị trường này rồi không chờ thăng xtremedata làm tren FPGA làm gì.

[jefflieu]

Việc mấy tên Altera, Xilinx ... bỏ Microblaze, Nios, PowerPC lên FPGA mục đích chính là chiếm thêm thị trường, chứ không phải tối ưu hóa gì hết.

[itx]

Mình nghĩ việc gọi CPU trên FPGA cần được hiểu rộng như thế này:
Không phải CPU trên FPGA giống y hoặc gần giống cấu trúc của CPU thông thường. Nếu vậy sẽ không có gì đáng bàn cãi, CPU thông thường làm bằng ASIC, chạy 3-4GHz, có tới 2 cache. Microblaze và Nios chỉ là đồ chơi.
Nhưng CPU trên FPGA có được lợi thế đặc chế, có nhưng dòng lệnh CPU thực hiện nhiều clock nhưng CPU đặc chế thực hiện 1 clock, lấy ví dụ như DSP và GPU là 2 CPU đặc chế cho 2 thị trường. Ngoài ra mình nghĩ các server cũng sẽ có CPU riêng, các router cũng sẽ có CPU riêng. Vá cũng có thể mấy nhà khoa học NASA cũng sẽ có CPU riêng.

Nếu như thị trường phân tích tài chính lớn, thì chắc cũng sẽ có dòng CPU cho riêng thị trường này rồi không chờ thăng xtremedata làm tren FPGA làm gì.

Tốt tôi chúng ta sẽ quay lại thời gian mà các CPU, PC.... còn trong bước đầu phát triển khi các kiến trúc CPU còn chưa định hình rõ ràng, các hệ điều hành còn đang chập chững ôi cái thời đó.

Làm kiểu vậy có lợi gì? ngoài việc đổ vào đó một đống tiền và thời gian để ngồi ngắm vì chẳng có con ma nào mua hay sử dụng cả.
Hiệu năng chỉ tương đương với hệ CPU đa dụng hiện tại, giá thì mắc hơn, không khả chuyển, và với mỗi ứng dụng, công việc khác nhau lại phải nghiên cứu lại từ đầu cả từ phần cứng lẫn phần mềm
Thằng xtremedata là thằng nào vậy nó có uy tín hặc đáng để tin cậy hay tiềm lục bằng thằng AMD hay INTEL không?

[itx]

Bộ GPU cũng là một ví dụ cho thấy sức mạnh của việc "đặc chế" cho một số ứng dụng nhất định, dù chạy chậm hơn nhưng chưa chắc hiệu quả xử lý thấp hơn tại vì CPU như intel thiết kế cho nhiều ứng dụng nên nó bán được cho vài tỉ (?!?) người. Đâu có gì mâu thuẫn.

Àh còn phần Hacker thì mình không biết, nên không dám hó hé.

Biết vậy rồi thì làm cái này làm gì?
GPU mạnh vậy sao không dùng kiến trúc đó thay thế cho kiến trúc CPU PC hiện tại mà chỉ làm cái việc làm VGA cho PC ?