Amazon EC2 F1 執行個體使用 FPGA，以提供自訂硬體加速。F1 執行個體的程式很容易設定，而且隨附了開發、模擬、偵錯及編譯硬體加速程式碼所需的所有物件，包括 FPGA 開發人員 AMI 和支援雲端硬體層級開發。使用 F1 執行個體部署硬體加速對許多應用程式來說都很實用，可解決需要高頻寬、增強型聯網和超高運算能力的複雜科學、工程和商業問題。 受益於 F1 執行個體加速的目標應用程式包括基因體、搜尋/分析、影像和影片處理、網路安全、電子設計自動化 (EDA)、影像和檔案壓縮以及大數據分析。
F1 執行個體提供多種開發環境，既適合初階硬體開發人員，也適合更熟悉 C/C++ 和 openCL 環境 (可透過我們的 GitHub 取得) 的軟體開發人員。FPGA 設計完成之後，可將它註冊為 Amazon FPGA Image (AFI)，然後按幾下即可將它部署到 F1 執行個體。您可以不限次數的重複使用 AFI，也可部署到無限量的 F1 執行個體上。使用 FPGA 開發人員 AMI 時的開發工具無需支付軟體費用，您可以不限次數在 F1 執行個體上設計 FPGA 程式，無須額外費用。
優勢
可擴展的高效能運算
與現場部署系統不同，Amazon EC2 F1 執行個體上執行的高效能運算，可提供幾乎無限的容量來擴展您的基礎設施，還能根據工作負載需求的變化，輕鬆靈活地調動資源。您可以設定資源以滿足應用程式的需求，並在幾分鐘內啟動所需數量的 FPGA 執行個體，並僅為所使用的資源付費。
加速運算時間高達 100 倍
與 CPU 相比，Amazon EC2 F1 執行個體提供高達 100 倍的加速，適用於各種運算密集型應用程式。客戶可以直接從 AWS Marketplace 發現、測試和部署自訂加速器，以輕鬆加速其運算管道。沒有必要知道如何設定 FPGA，因為 F1 技術合作夥伴開發的以 F1 為基礎的產品打包方式與任何其他 EC2 執行個體軟體相同。
輕鬆完成加速發展
開發人員可以利用先進的雲端工具和流程加速 FPGA 開發，讓他們能夠專注於增值加速邏輯。開發人員可以透過自定進度的在線教學獲得實作經驗，並從許多 GitHub 範例中學習。為了簡化偵錯過程，AWS 開發了虛擬 JTAG 之類的虛擬硬體偵錯工具，提供了一個熟悉的開發環境，讓多個開發人員在不依賴有限本地資源的情況下取得進展。
使用案例
基因體研究
Amazon EC2 F1 執行個體是處理大量基因體資料的理想選擇，能以最佳準確度和最低成本，最快提供結果。與 AWS 上最新的 CPU 執行個體相比，FPGA 可提供快 30 倍的下一代定序 (NGS) 運算加速。
聯網和安全
Amazon EC2 F1 執行個體具有使用虛擬乙太網路功能以列速率高效運算網路封包的能力。透過此功能，FPGA 可用於各種安全應用程式，如深度封包檢測或高效能負載平衡器，以及需要即時封包處理的任何其他聯網應用程式。
即時影片處理
使用 F1 執行個體的即時廣播視訊轉碼應用程式提供比使用運算執行個體的應用程式更高的效能，F1 執行個體是滿足這些應用程式需求的理想解決方案，可降低運算成本，而不會犧牲品質。
大數據搜尋和分析
許多大數據應用程式在資料分析和搜尋的數量、多樣性和速率要求上，已升高到客戶必須尋求硬體加速以便因應的情況。對於這些應用程式，客戶可以利用 F1 執行個體提升的效能，滿足他們的大數據分析和搜尋要求。
財務分析
金融組織可使用 F1 執行個體來更快取得風險建模和分析、安全性交易分析及其他工作負載的結果。
功能
現場可程式化閘道陣列(FPGA)
FPGA 是可重新程式設計的硬體裝置，可以實作任何邏輯功能。這使得 FPGA 類似於定制晶片 (也稱為特殊應用積體電路或 ASIC)，允許開發人員建立自訂處理器/加速器，提供量身定制的最佳化運算以加速特定工作負載。與固定功能運算解決方案 (如 CPU 和 GPU) 相比，這在特定情況下可實現顯著的加速。
開發套件
開發人員可透過建立 AWS 帳戶並下載 AWS FPGA 開發套件開始使用 F1 執行個體。該套件在 GitHub 上提供，包括 F1、內部 FPGA 界面和用於生成 Amazon FPGA 圖像 (AFI) 的編譯器指令碼的所有文件。AWS FPGA 支援多種開發環境，可為硬體和軟體開發人員提供服務。HDK 提供完全自訂的硬體開發和軟體定義的環境，允許使用 C/C++/OpenCL 程式碼開發加速，而無需任何硬體知識。這樣可以為 EC2 F1 執行個體進行快速 FPGA 開發。
FPGA 開發人員 AMI
FPGA 開發人員 AMI 包含 Xilinx Vivado，無需額外的軟體費用，以及預先打包的工具開發環境，其中包含用於模擬 FPGA 設計以及建置和註冊 AFI 的指令碼和工具。FPGA 開發人員 AMI 也包含用來偵錯和編譯程式碼的工具。您可在 Amazon EC2 執行個體上部署 FPGA 開發人員 AMI，並快速佈建編寫和測試 FPGA 設計所需的資源。
客戶案例
我們已經能夠利用 FPGA 型 F1 執行個體大幅加快全基因體定序的程序。因此，過去需要花費 20 小時運算時間才能完成的工作，現在只需要 3 小時。
Munich Leukemia Lab執行長兼教授 Torsten Haferlach 博士
技術合作夥伴
Bigstream 是適用於 Apache Spark 的自動加速技術。它包含編譯器和執行時間，可將 Spark 應用程式任務的執行路由至 Amazon F1 FPGA 執行個體，而無需進行使用者程式碼變更。使用者可將效能最高提升 10 倍。除了單一節點操作，Bigstream 還支援叢集 F1 執行個體。作為適用於所有大小 Amazon Elastic Compute Cloud (EC2) F1 執行個體的 Amazon Machine Image (AMI)，Bigstream 可免費供公開預覽。
Merlin™ Compiler 透過簡單的軟體程式設計模型為應用程式開發人員帶來 FPGA 加速的強大功能，且無需硬體知識。其提供從 C/C++ 到高度最佳化的 FPGA 加速器的自動編譯流程。它還大幅提升生產力，同時保持媲美手動最佳化的效能。
Illumina DRAGEN Bio-IT 平台提供準確、超快的二級基因體定序資料分析。它可讓各種規模和學科的實驗室利用其基因體資料做更多事情。DRAGEN 平台使用基於 FPGA 的 Amazon EC2 F1 執行個體，提供基因體分析演算法的硬體加速型實作，例如 BCL 轉換、對應、對齊、排序、重複標記，以及單倍型變體呼叫。在 Amazon EC2 F1 執行個體上利用 DRAGEN 進行人類基因體二級分析用時不到 20 分鐘，比不使用加速要快 30 倍。Dragen on AWS 可從此處或透過 Illumina BaseSpace 定序中心取得。
InAccel FPGA-Accelerated ML (AML) 套件提供一組加速器，可在 ML 應用程式的 Amazon EC2 F1 執行個體上執行。使用熱門框架開發的應用程式，例如 Apache Spark、Scikit-learn 和 Keras，可使用 InAccel FPGA-Accelerated ML 套件進行加速。它作為完全整合的 AMI 交付，可用於加速深度學習和機器學習演算法，以進行分類和叢集化。InAccel 新穎的 "FPGA Resource Manager" Docker 容器可處理所有可用的 FPGA 資源，可讓開發人員將其容器化工作負載無縫擴展至多個 F1 執行個體。
rENIAC 是一種 Amazon EC2 F1 執行個體支援的全受管、高度可用的 Cassandra 加速器，與單獨的 Cassandra 相比，可儲存多 TB 熱資料，效能提升高達 10 倍，密度增加 10 倍，延遲降低 15 倍。rENIAC 利用 SSD 快取資料，並與基於 FPGA 的加速緊密結合，以類似記憶體內的效能存取和服務 TB 級的資料。rENIAC 還與 DataStax 叢集相容。
Socionext 是視訊處理和分發產品的領先提供者，擁有數十年的硬體解決方案專業知識，這些對於開發強大和創新的基於 FPGA 的虛擬伺服器平台至關重要。透過與 AWS 合作，Socionext 在 Amazon EC2 F1 執行個體上提供硬體加速、基於雲端的編碼解決方案，可確保一致的高品質視訊串流，同時大幅降低處理時間和交付成本。
Trend Micro 透過 Trend Micro Cloud One 平台為 AWS 客戶提供自動化、靈活且全方位的安全性。Trend Micro 是一家進階技術合作夥伴，其利用 Amazon EC2 F1 執行個體讓我們的共同客戶最大限度地提升運算效率和效能，以檢查網路流量，可讓客戶快速且高效地在 AWS 上部署廣泛的、可擴展網路層安全性。
「使用 Amazon EC2 F1 執行個體，Valtix 可提供高效能和低延遲 SSL 加密/解密，以及深度資料包檢查 (DPI) 用於威脅偵測。」Valtix 技術長兼共同創始人 Vijay Chander 說道。「這使 Valtix 獲得成為業界首個提供雲端原生進階網路安全性服務的優勢，該服務可防禦攻擊，防止滲透和阻止威脅橫向移動。客戶可快速探索其雲端應用程式、部署 Auto Scaling 安全性，以及防範其應用程式。」
產品詳細資訊
| 名稱 | FPGA |
vCPU | 執行個體記憶體 (GiB) | SSD 儲存 (GB) | 增強型聯網 | EBS 優化 | 隨需定價/小時* | 1 年預留執行個體實際小時費率* | 3 年預留執行個體實際小時費率* |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| f1.2xlarge | 1 |
8 | 122 | 470 |
是 | 是 | 1.65 USD | 1.06 USD | 0.76 USD |
| f1.4xlarge | 2 | 16 | 244 |
940 |
是 | 是 | 3.30 USD | 2.12 USD | 1.52 USD |
| f1.16xlarge | 8 |
64 | 976 |
4 x 940 |
是 | 是 | 13.20 USD | 8.50 USD | 6.10 USD |
*所示價格是針對美國東部 (維吉尼亞北部) AWS 區域的 Linux/Unix，四捨五入到最接近的分。「1 年」和「3 年」預留執行個體的價格適用於「部分預付」付款選項。如需完整的定價詳情，請參閱 Amazon EC2 定價頁面。
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