全面解析华为FPGA云服务技术上究竟有什么优势？

作者：王琦，华为公司2012实验室；高雪松，华为云IaaS服务产品部

FPGA 开发日益走向高层次综合型，从门级、开关级到 RTL 级再到算法及未来再到系统级，而在应用层面，由于 FPGA 有天生的并行处理机制，在人工智能、大数据处理方面无器件能出其右 。因此，在数据中心引入 FPGA 并实现云化加速业务成为必然趋势。随着华为云 FPGA 加速服务的推出，打破原有 FPGA 开发、测试和应用存在的较高门槛，开启了一个颠覆 FPGA 开发的新时代！

华为 FPGA 加速云服务——更懂您设计习惯的开发套件

华为在FPGA领域深耕多年，有着全球最专业的FPGA开发团队，积累了大量FPGA开发经验和IP，这些积累结合其领先的弹性云服务架构，可以为用户提供简单易用的FPGA云服务。 总结起来，华为FPGA云加速服务优势体现在以下技术方面：

传统FPGA开发方式以RTL语言开发为主，在云时代，用FPGA快速进行算法验证，让软件工程师也能快速使用FPGA等需要，促进了使用OpenCL和C/C++等高级语言开发FPGA的需求。华为FPGA加速云服务开发套件提供了HDL、SDAccel和C/C++等多种语言开发环境，用户可以选择最熟悉和擅长的环境完成业务的设计开发。

华为积累的大量高质高效常用FPGA设计组件，例如器件无关乎的ram，字节级和帧级的通用fifo，高效的支持绝对优先级SP、公平轮询RR、权重轮询WRR等多种调度组件，多通道的DDR控制器，带PFC等功能100G Eth接口控制器，通用矩阵运算、傅里叶变换等各种组件，用于可以直接调用这些设计组件，从而提升FPGA开发效率。在加速IP方面，华为积累了网络转发、网络协议、安全加解密、压缩解压缩、AI、媒体、大数据、数据库等覆盖CT和IT各领域的通用加速 IP，通过华为IP marketplace，用户可以快速的调用这些IP，从而快速构建自己的加速应用。

　shell逻辑提供了PCIe接口、DDR控制、DMA引擎、Flash控制器等基本功能。凭借在CT领域高质量和高性能需求场景的多年积累，华为可以提供业界领先的高性能和us级低时延的自研shell，满足您高性能低时延的应用场景；也同时提供高灵活性和低开发门槛的SDAccel shell，方便您移植基于GPU等平台的应用，快速地上线FPGA加速的业务。

华为FPGA加速云服务也提供了一系列的开发套件，支持用户一键式创建用户目录，快速地构建工程。

无需掌握TCL或者SHELL脚本语言，无需修改构建脚本，只需要简单修改配置参数，开发套件即会自动生成约束文件及综合编译脚本，使用户的开发更简单。

用户可以选择单步执行综合、实现、PR校验、目标文件生成及加密操作，也可以通过套件一键式完成工程构建，生成自己的加速IP。

工程构建套件提供了时序自动检测功能和定时构建等功能。用户可以预约任意时间进行工程构建。工程构建完成后，用户无需打开log查看构建结果，套件会自动检查用户时序，以直观的方式通知您设计的时序情况。

华为 FPGA 加速云服务——简单易用的全流程验证

FPGA开发过程中，仿真是保证FPGA产品质量最重要且难度最大的环节，具体的：

（1） 传统FPGA开发方式中仿真平台搭建需要大量验证工程师投入，难度大，导致验证人员无法专注于验证逻辑功能；

（2） 验证专用IP开发难度高，如果购买第三方VIP价格昂贵，使得用户难以保障功能的稳定性；

（3） 使用验证平台进行验证门槛高，如果验证基础薄弱，很难驾驭，不利于验证工作的开展。

华为FPGA加速云验证平台采用业界通用的systemverilog2012语言开发，由具有丰富验证经验的团队维护和升级。不仅提供简易的端到端的流程指导，还提供丰富的验证IP（VIP），满足用户的各种需求。

相对业界其他FPGA云开发平台，华为除了提供通用仿真平台，还提供增强版仿真平台以满足更专业的用户需求。增强版仿真平台采用业界成熟的UVM方法学，提供比通用版更多的特性以及更强的性能。

验证平台采用Testbench与Testcase完全分离的架构，即用户可在完全不改变仿真平台的前提下增删并执行测试用例。Testbench中包含基础激励组件、AXI4接口的BFM、CPU模型、DDR功能仿真模型、记分牌以及VIP。其中用户可自定义部分通过用户激励组件、callback、rm等动态重配到testbench中而完全无需修改testbench。

针对使用云上加速资源的用户，华为FPGA加速云服务为用户提供完整的Testbench，用户只需要设