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摘要：年月，騰訊云推出國內首款高性能異構計算基礎設施，并致力于整個云服務生態圈的建設。基于此，騰訊云在市場上帶來了一系列創新舉措。圖市場提供行業解決方案騰訊云云服務市場已在基因圖片視頻教育等行業和場景中落地。
FPGA云服務，作為云計算產品中一種新型的行業解決方案，具有性能優越、開發便捷、計費靈活等紅利，加之其具有低延遲，高吞吐等能力，在基因、人工智能、金融等計算密集型領域得到廣泛使用。2017年1月，騰訊云推出國內首款高性能異構計算基礎設施，并致力于FPGA整個云服務生態圈的建設。現階段騰訊云FPGA云已經形成“云＋行業”的發展思路，并已經在教育、基因等行業率先鋪開。
傳統FPGA開發，每家公司都有自己的一套硬件接口規范、軟件驅動和上層接口，除此之外設計往往很難跨平臺和器件直接使用，對于每次移植均需面臨時間長和難度大等風險。統一標準將是對FPGA產業的一次劃時代的整合和革新。
而在整個FPGA云“生態系統”里面，IP如同百貨店里面的商品，沒有大量的IP應用，自然也很難吸引到人群從瀏覽到購買，到最終的使用和評價。所以如何建立起FPGA IP市場成為整個FPGA云“生態系統”發展的關鍵。
然而FPGA IP市場建立也將面臨諸多挑戰：
IP安全
FPGA云服務是一個新的商業模式，其中IP要以下載文件的方式，通過FPGA云服務器下載到FPGA板卡上運行，所以IP的下載文件是通過云服務器廠商提供給最終用戶。IP提供商因為擔心產權泄露，對云服務器廠商有安全上的疑慮，如何解決IP安全問題，成為FPGA IP市場發展的關鍵。
IP移植
FPGA IP運行在FPGA板卡上，由于各家FPGA硬件平臺不一樣，導致IP開發商需要重新針對目標平臺修改現有的設計。而與軟件移植不同的是，FPGA的設計是精確到時鐘周期，每個時鐘周期不同的模塊并發完成不同的操作。這就會涉及到從上層的系統層到底層的硬件時序的修改，也意味著IP開發商需要花費大量時間和精力在跨硬件平臺移植上。
基于此，騰訊云在FPGA IP市場上帶來了一系列創新舉措。
安全
FPGA云系統提供源代碼加密保護，用戶下載文件加密保護以及DNA認證等安全手段。
以賽靈思的FPGA為例子，對于用戶源代碼，可以通過賽靈思提供的Vivado編譯工具進行加密，該Vivado編譯工具的加密標準是基于IEEE－1735標準；對于用戶的下載文件，可以用DNA認證進行加密保護。目前騰訊云上所有的FPGA器件都有Device DNA，這是一個96 bit的二進制序列，在FPGA器件生產的時候燒死到芯片里面，每個芯片都是唯一的。這個序列，用戶可以通過內部的邏輯直接讀出。用戶利用DNA唯一性，只有授權的DNA序列才能運行用戶IP，從而實現IP的保護（參見圖1）。
圖表 1 FPGA云安全
開發框架
設計之初，FPGA云系統需要解決的一個重要問題就是通用性。通用性包括兩層目標。第一，能夠做到FPGA系統架構的通用。第二，能夠做到用戶接口的通用。最終讓用戶的設計“無感知”的運行在不同平臺和不同類型的FPGA器件，減少移植的代價。
FPGA云系統包含兩大區域，即靜態區域和動態區域。靜態區域雖然對于用戶不可見，但是它卻是整個系統架構的關鍵，構建起與上層PC側的軟件和FPGA側動態區用戶IP溝通橋梁，靜態區域主要完成包括PCIe協議控制器、DMA數據傳輸、內存控制器、中斷處理、地址管理模塊和總線管理和適配模塊、動態加載模塊和一些系統調試模塊等。動態區域對應的則是用戶的IP，這里采用業界通用的AXI總線進行互聯。如果采用私有的或者不通用的總線進行互聯，用戶往往需要對總線協議重新進行理解和開發，而且很難做到很好的系統可擴展性。APIs采用統一的外部接口與用戶程序交互，用戶不需要把精力花在驅動集成、調試和封裝等繁瑣細節，只需要專注于高附加值的上層應用和服務開發上（參見圖2）。
圖表 2 FPGA云開發框架
目前騰訊云FPGA云服務市場，已經有恒揚數據、聯捷計算科技、菲數科技等多位合作伙伴加入，通過IP市場方式提供一系列行業解決方案，為用戶提供性價比更高的加速方案，進一步完善FPGA云服務生態圈（參加圖3）。
圖3 IP市場提供行業解決方案
騰訊云FPGA云服務IP市場已在基因、圖片視頻、教育等行業和場景中落地。
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