Artiza Networks ra mắt Griffin SmartNIC dựa trên FPGA Intel Agilex® 7 và Open FPGA Stack

Tóm tắt về Ban điều hành

Nền tảng Intel FPGA SmartNIC N6000-PL là SmartNIC thế hệ thứ ba của Intel, cung cấp kết nối Ethernet 2x100 Gbps để tăng tốc khối lượng công việc liên lạc và kết nối. Artiza Networks Griffin N6060/61 là giải pháp thẻ dựa trên Nền tảng N6000 cấp độ sản xuất mới nhất. Sử dụng Nền tảng N6000 và OFS làm điểm khởi đầu, Artiza Networks đã tùy chỉnh Griffin N6060/61 để kết hợp gấp đôi số LE như Nền tảng N6000, cho phép khối lượng công việc lớn hơn, hiệu năng cao hơn.

AFU hoặc 'vùng khối lượng công việc' có thể dễ dàng chuyển từ các thế hệ thẻ tăng tốc có thể lập trình Intel (PAC) trước đó mà không cần bất kỳ sửa đổi đặc biệt nào, bao gồm Intel FPGA PAC D5005 AFU và Intel FPGA PAC N3000 AFU. Bằng cách tăng gấp đôi số lượng LE, khả năng AFU cũng được tăng gấp đôi từ các nền tảng N3000 và N6000.

Nền tảng và thách thức

Artiza Networks là công ty hàng đầu trong ngành về mạng không dây 3G, 4G và 5G, bao gồm miền truy cập vô tuyến (RAN) và mạng lõi (CN). Trong hơn 20 năm, Artiza đã cộng tác với các nhà cung cấp và nhà khai thác hàng đầu trong ngành mạng để thử nghiệm các nút RAN và CN của các mạng di động tiên tiến nhất thế giới.

Năm 2021, Intel đã công bố Nền tảng Intel FPGA SmartNIC N6000-PL mới nhất của họ, một nền tảng phát triển được hỗ trợ bởi FPGA Intel Agilex® 7 F-Series. Nền tảng N6000 cung cấp sức mạnh và hiệu năng đáng kể các cải tiến so với người tiền nhiệm Intel FPGA PAC N3000. Nền tảng phát triển này nhằm hỗ trợ khối lượng công việc liên lạc và kết nối mạng trên các ứng dụng khác nhau, chẳng hạn như vRAN, bộ định tuyến tháp di động ảo (vCSR), Mạng Contrail Cloud Native (CN2), SMTE ST2110 và chức năng mặt phẳng người dùng (UPF). Nền tảng N6000 cũng tăng cường giải pháp tăng tốc (FEC) với phương pháp sửa lỗi chuyển tiếp (FEC) trên Intel FPGA PAC N3000.

Tài nguyên kỹ thuật mở rộng của Artiza, bao gồm chuyên môn về phát triển PCB, FPGA và xử lý tín hiệu kỹ thuật số (DSP) ở các định dạng có dây và băng tần cơ sở, cùng với sự lãnh đạo trong ngành của họ, cho phép Artiza phát triển SmartNIC mới nhất của mình - Griffin N6060/61. Griffin N6060/61 là một sản phẩm phái sinh từ Nền tảng Intel FPGA SmartNIC N6000-PL.

Tuy nhiên, bằng cách chỉ cung cấp thẻ, các nhà cung cấp khối lượng công việc đã mua Griffin N6060/61 sẽ bị bỏ lại với gánh nặng dành tài nguyên cho phát triển khối lượng công việc FPGA. Quy trình làm việc này sẽ bao gồm phát triển phần cứng và phần mềm, từ tổng hợp phần cứng, biên dịch, định tuyến và cải tiến thời gian đến phát triển trình điều khiển và phối hợp/ảo hóa phần mềm. Đây là một chu kỳ phát triển dài thường mất từ 9 đến 12 tháng.

Giải pháp

Để giảm bớt quá trình phát triển bo mạch FPGA tùy chỉnh và thách thức của các nhà cung cấp khối lượng công việc tiếp theo, những người cuối cùng sẽ mua bo mạch của họ, Artiza Networks đã áp dụng OFS.

OFS là cơ sở hạ tầng nguồn mở nhằm giảm thời gian phát triển của các bo mạch và khối lượng công việc dựa vào FPGA tùy chỉnh. Đây là công cụ nền tảng chính cho phép các nhà phát triển FPGA đẩy nhanh và tiêu chuẩn hóa sự phát triển này bằng cách cung cấp cơ sở hạ tầng nguồn mở hoàn toàn với phần cứng tham khảo. Cơ sở hạ tầng OFS bao gồm Trình quản lý giao diện FPGA (FIM), thường được gọi là 'shell' và vùng AFU được chỉ định để phát triển khối lượng công việc. Bằng cách sử dụng OFS, bo mạch – hoặc FIM – có thể tận dụng cơ sở hạ tầng nguồn mở – hoặc FIM cơ sở – để nhanh chóng phát triển một FIM tùy chỉnh, phù hợp cho bo mạch của họ dựa trên ứng dụng hoặc ngành mục tiêu.

Bằng cách tuân theo quy trình làm việc OFS, Artiza Networks được thừa hưởng cơ sở hạ tầng phần cứng và phần mềm nguồn mở đóng vai trò là điểm khởi đầu để phát triển tùy chỉnh của họ, giảm đáng kể thời gian đưa ra thị trường. Tất cả mã nguồn và tài liệu kỹ thuật dành cho phát triển dựa trên FPGA Intel Agilex được xác thực và thử nghiệm trên Nền tảng Intel FPGA SmartNIC N6000-PL mà Artiza tận dụng. Điều này có nghĩa là bằng cách sử dụng OFS ngay khi cài đặt, các nhà phát triển ngay lập tức có quyền truy cập vào khung bắt đầu - vỏ FPGA đã đóng thời gian sẵn sàng để được biên dịch, bộ tập tin máy chủ hoạt động, firmware/RTL, phần mềm chạy và kết nối phần cứng, băng thông và thông tin giám sát bo mạch. Sau khi được cài đặt, máy chủ có thể kiểm tra ngay trạng thái và chức năng của thẻ.

Một lợi ích khác của OFS là các nhà cung cấp khối lượng công việc hiện có một thư viện trình điều khiển phần mềm kết nối FPGA với lớp ứng dụng. Điều này giải phóng Artiza Networks khỏi cần phát triển các thiết kế mẫu FPGA của riêng họ. Điều này cũng đảm bảo các nhà cung cấp khối lượng công việc có thể tập trung vào phát triển RTL mà không cần sửa đổi đáng kể vỏ FPGA, I/O hoặc bộ nhớ.

Kết quả

Thẻ mẫu Griffin N6060/N6061 bắt đầu được vận chuyển vào tháng 6 năm 2023 tại Nhật Bản, Hoa Kỳ, Trung Quốc, Ấn Độ và Phần Lan. Thẻ này, với khe FH3/4L, có kích thước cho cấu hình GPU và có thể được cài đặt trong máy chủ với PCIe 4.0 x16. Vì thẻ sử dụng cùng một đầu nối ATX 8 chân làm GPU, nên nó cũng có thể được cài đặt trong máy chủ thay vì GPU.

Artiza Networks có kế hoạch tiếp tục cung cấp thẻ Griffin N6060/N6061 trong ít nhất bảy năm. Họ cũng có ý định tiếp tục phát triển SmartNIC dựa trên PCIe sau Griffin. Griffin N6060/N6061 nhắm mục tiêu các ứng dụng mạng vRAN, NFV và MEC.

Cách bắt đầu tăng tốc FPGA bằng OFS

Các nhà phát triển FPGA có thể tận dụng Griffin N6060/N6061 SmartNIC được hỗ trợ OFS của Artiza Network và sử dụng tài liệu nguồn mở và mã nguồn để bắt đầu xây dựng khối lượng công việc tùy chỉnh của họ.

Bảng sau đây liệt kê mô tả cách mà lập trình viên có thể tạo khối lượng công việc dựa trên FPGA bằng bo mạch tăng tốc Artiza Networks.