L’une des caractéristiques principales des FPGA est leur capacité à fournir une latence extrêmement faible, un facteur critique pour les applications nécessitant un traitement instantané des données. Contrairement aux CPU et aux GPU, qui reposent sur des couches logicielles et une mémoire partagée, les FPGA peuvent exécuter des tâches directement dans le matériel, en contournant les goulets d’étranglement associés aux architectures à usage général.
Par exemple, la latence a un impact direct sur les performances des tâches d’inférence de l’IA – la rapidité avec laquelle un système peut prendre des décisions basées sur des données. Grâce à leurs architectures personnalisables, les FPGA garantissent que les données traversent les étapes de traitement sans retard inutile, ce qui permet des réponses quasi instantanées. Cet avantage est essentiel pour des secteurs tels que le commerce à haute fréquence, où les millisecondes peuvent se traduire en millions de dollars, ou la conduite autonome, où chaque nanoseconde compte pour la sécurité.
Dans les environnements à haute performance, les FPGA se distinguent par le fait qu’ils « exécutent des tâches spécifiques avec un timing déterministe ». Cela signifie que leur fonctionnement est entièrement prévisible et qu’il est essentiel pour les processus sensibles au temps. En comparaison, les CPU et les GPU introduisent souvent une variabilité due à la planification des tâches et au multitâche. Les voies d’exécution directes des FPGA garantissent des performances prévisibles exigées par des secteurs tels que les télécommunications et l’imagerie médicale.
Les Field-Programmable Gate Arrays (FPGA) sont réputés pour leurs capacités de faible latence, ce qui les rend indispensables dans les applications où la rapidité du traitement des données est cruciale. Voici quelques exemples illustrant cet avantage :
1. Le trading à haute fréquence (HFT)
Les entreprises utilisent les FPGA pour exécuter les transactions avec un délai minimal sur les marchés financiers, ce qui leur confère un avantage concurrentiel. Par exemple, Enyx fournit des solutions basées sur les FPGA qui offrent une latence ultra-faible pour les applications de négociation.
2. Traitement des données en temps réel dans les réseaux
Les FPGA sont utilisés dans l’accélération des réseaux pour traiter des tâches telles que le cryptage, la compression et l’inspection approfondie des paquets avec une faible latence. Le cadre FPGA ULL (Ultra-Low Latency) d’Orthogone est conçu pour les applications de réseau à haute performance.
3. Calcul à haute performance (HPC)
Les FPGA permettent un traitement à faible latence dans les simulations scientifiques et l’apprentissage automatique, améliorant ainsi les performances. La bibliothèque hls4ml facilite le déploiement de réseaux neuronaux convolutionnels rapides sur les FPGA, permettant d’obtenir des latences d’inférence aussi faibles que 5 microsecondes.
4. Traitement des données des marchés financiers
Les FPGA traitent les flux de données du marché avec un délai minimal, ce qui permet de prendre des décisions en temps voulu. Une étude de l’UCSC a démontré une réduction de 4 fois le temps de latence dans le traitement des données du marché en utilisant des approches basées sur les FPGA par rapport aux méthodes logicielles traditionnelles.
Ces exemples soulignent le rôle essentiel des FPGA dans les applications où une faible latence est primordiale, permettant un traitement rapide et efficace des données dans diverses industries.
Pourquoi les FPGA dépassent les processeurs traditionnels
Les FPGA offrent plusieurs avantages par rapport à leurs homologues CPU et GPU :
- Personnalisation : Des pipelines sur mesure
Dans le traitement vidéo, les FPGA peuvent être configurés pour mettre en œuvre des pipelines personnalisés qui traitent efficacement des tâches d’encodage et de décodage spécifiques. Cette personnalisation permet d’optimiser l’utilisation du matériel et d’éliminer les opérations inutiles, ce qui améliore les performances.
- Traitement parallèle : Exécution simultanée de plusieurs tâches
Dans les centres de données, les FPGA accélèrent les algorithmes de recherche en effectuant un traitement parallèle de plusieurs requêtes, ce qui améliore considérablement le débit et réduit les temps de réponse.
- Faible latence : Minimiser les délais pour les applications en temps réel
Dans les systèmes de négociation financière, les FPGA sont déployés pour traiter les données du marché et exécuter les transactions avec un temps de latence minimal, offrant ainsi un avantage concurrentiel dans les environnements de négociation à haute fréquence.
- Efficacité énergétique : Consommation d’énergie réduite
Dans les systèmes de communication sans fil, les FPGA sont utilisés pour mettre en œuvre des algorithmes de traitement du signal économes en énergie, réduisant ainsi la consommation d’énergie par rapport aux processeurs traditionnels.
Ces avantages rendent les FPGA indispensables pour les scénarios nécessitant à la fois des performances élevées et une faible consommation d’énergie, en particulier dans le cadre de la transition des industries vers des solutions informatiques plus durables.
Une voie vers l’innovation
Les FPGA ne sont peut-être pas nouveaux, mais leurs applications et leur impact continuent d’évoluer à mesure que les défis informatiques deviennent plus complexes. Leurs performances inégalées, leur flexibilité et leur faible latence en font des outils essentiels pour les industries modernes.
Restez à l’écoute pour plus d’informations si vous êtes intrigué par la façon dont les FPGA redéfinissent les systèmes embarqués et stimulent l’innovation. Dans les prochains articles, nous explorerons leur rôle dans les systèmes embarqués et la façon dont ils s’intègrent de manière transparente avec des plateformes comme AMD Zynq Ultrascale+ pour révolutionner les domaines de l’IoT et de l’apprentissage automatique.
Prêt à explorer le potentiel illimité des FPGA ? Dans le prochain article, nous nous pencherons plus en détail sur leur pouvoir de transformation.
