Analitica accelerata da Fpga: Dai singoli nodi ai cluster

Titolo originale:

Fpga-Accelerated Analytics: From Single Nodes to Clusters

Contenuto del libro:

I data center che ospitano le applicazioni ad alta intensità di dati utilizzate per l'apprendimento automatico e i servizi online si trovano ad affrontare una sfida importante: la quantità di dati da memorizzare ed elaborare sta aumentando a un ritmo esponenziale, mentre le prestazioni dei processori tradizionali ristagnano da anni a causa dell'attenuazione della Legge di Moore. A causa di queste tendenze, le applicazioni di elaborazione e gestione dei dati sono diventate sempre più distribuite e ciò ha portato a nuovi colli di bottiglia nella movimentazione dei dati a vari livelli dell'architettura software e hardware. Gli autori mostrano come gli acceleratori hardware specializzati possano fornire una risposta al problema della stagnazione del calcolo ed essere utili per ridurre i colli di bottiglia nella movimentazione dei dati, collocandoli nella giusta posizione all'interno dell'architettura del computer. Si concentrano sui Field Programmable Gate Array (FPGA) e mostrano come questi permettano di esprimere gli algoritmi in modi fondamentalmente diversi dalle CPU o dalle GPU. Molte grandi aziende utilizzano queste tecniche di accelerazione nelle loro offerte di archiviazione ed elaborazione.

Gli autori discutono i vantaggi dell'uso delle FPGA nel contesto dell'elaborazione analitica, sia come acceleratore all'interno di un database a singolo nodo sia come parte di pipeline di analisi dei dati distribuite. Presentano linee guida per la progettazione di acceleratori in entrambi gli scenari ed esempi di integrazione all'interno di database relazionali completi. Il tutto attraverso il prisma di recenti progetti di ricerca che esplorano come le operazioni emergenti ad alta intensità di calcolo nei database possano trarre vantaggio dagli FPGA. Infine, si evidenziano le sfide future della ricerca in materia di programmabilità e integrazione e si illustrano le tendenze architetturali che stanno spingendo la rapida adozione degli acceleratori nei data center e nel cloud.

La monografia fornisce a ricercatori e professionisti una visione concisa di come le FPGA possano svolgere un ruolo importante nella progettazione dei moderni sistemi di elaborazione ad alta intensità di dati. Basandosi sia sulla teoria che sulle implementazioni pratiche, i lettori vengono rapidamente aggiornati su una tecnica che migliorerà significativamente le prestazioni di un sistema.