數(shù)據(jù)處理單元：什么是DPU，為什么需要它們？

在不斷發(fā)展的現(xiàn)代計(jì)算領(lǐng)域中，數(shù)據(jù)處理單元（DPU）已成為一個(gè)新的計(jì)算支柱，領(lǐng)先于中央處理器(CPU)和圖形處理單元(GPU)。

DPU與CPU以及GPU協(xié)同工作，以增強(qiáng)計(jì)算能力和處理日益復(fù)雜的現(xiàn)代數(shù)據(jù)工作負(fù)載。由于對人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)、物聯(lián)網(wǎng)、5G和復(fù)雜云架構(gòu)的需求增加，DPU市場穩(wěn)步增長。如果團(tuán)隊(duì)參與了涉及高級計(jì)算的項(xiàng)目，那么很可能會從將DPU整合到數(shù)據(jù)中心架構(gòu)中受益。

在本文中，我們將基本了解什么是DPU、DPU的工作原理、DPU的優(yōu)勢、如何選擇合適的DPU供應(yīng)商以及常見問題解答。

什么是DPU？

DPU或數(shù)據(jù)處理單元是一種可編程處理器，旨在高效處理數(shù)據(jù)中心大規(guī)模的以數(shù)據(jù)為中心的工作負(fù)載，例如數(shù)據(jù)傳輸、縮減、安全、壓縮、分析和加密。

DPU的功能和優(yōu)勢是什么？

DPU正迅速成為現(xiàn)代計(jì)算的重要組成部分，因?yàn)樗鼈兡軌蛲ㄟ^從CPU中卸載工作負(fù)載來提高數(shù)據(jù)中心的效率和性能。

DPU通過執(zhí)行以下主要功能為現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心提供許多好處：

提高處理能力：DPU從CPU卸載網(wǎng)絡(luò)和通信工作負(fù)載，釋放資源用于應(yīng)用處理。

提高效率和性能：通過將處理核心與硬件加速器塊相結(jié)合，以大規(guī)模處理以數(shù)據(jù)為中心的工作負(fù)載，DPU可提高性能并減少延遲。

處理復(fù)雜任務(wù)的能力：DPU旨在處理支持云環(huán)境的大型數(shù)據(jù)中心或驅(qū)動人工智能、深度學(xué)習(xí)算法、其他數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用的超級計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)密集型工作負(fù)載。

適應(yīng)數(shù)據(jù)中心不斷增長需求的能力：隨著數(shù)據(jù)中心需求的增長和變得更加密集，DPU可以進(jìn)行擴(kuò)展，以適應(yīng)不斷增加的工作量和復(fù)雜性。此外，DPU可以添加到現(xiàn)有的硬件基礎(chǔ)設(shè)施中，從而實(shí)現(xiàn)靈活且適應(yīng)性強(qiáng)的數(shù)據(jù)中心架構(gòu)。

提高可靠性和可用性：DPU可以通過冗余和高可用性等特性提供更高的可靠性，確保在硬件故障時(shí)關(guān)鍵數(shù)據(jù)處理任務(wù)的連續(xù)性。

降低成本：DPU可以通過從CPU卸載處理任務(wù)和處理復(fù)雜任務(wù)，來降低與管理數(shù)據(jù)中心相關(guān)的總體硬件成本，從而需要更少的硬件組件。

DPU有哪些功能？

● 高速網(wǎng)絡(luò)連接

● 高速數(shù)據(jù)包處理

● 加速器

● 多核處理

● 內(nèi)存控制器

●第四代PCI Express（串行總線）支持

● 安全功能，如加密、防火墻和VPN（虛擬專用網(wǎng)絡(luò)）

DPU提供商根據(jù)企業(yè)客戶的需求在其產(chǎn)品中使用不同的技術(shù)和材料。DPU主要分為三種類型：基于SOC（系統(tǒng)級芯片）、基于ASIC（專用集成電路）和基于FPGA（現(xiàn)場可編程邏輯門陣列）。每個(gè)都是針對特定應(yīng)用或客戶系統(tǒng)量身定制的。

如何根據(jù)需要選擇合適的DPU供應(yīng)商

DPU市場的主要供應(yīng)商包括NVIDIA、Marvell、Fungible（被微軟收購）、Broadcom、Intel、Resnics和AMD Pensando。

隨著新的DPU供應(yīng)商進(jìn)入該領(lǐng)域，以滿足以數(shù)據(jù)為中心的高級工作負(fù)載快速發(fā)展的需求，預(yù)計(jì)這一列表還會增加。DPU領(lǐng)域有望在未來幾年成為科技巨頭和芯片制造商的激烈戰(zhàn)場。

根據(jù)需求選擇合適的DPU供應(yīng)商需要考慮多個(gè)方面，包括：

兼容性：DPU供應(yīng)商的硬件和軟件是否與現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施兼容，從而確保對日常運(yùn)營的干擾最小或不中斷？

工作負(fù)載要求：DPU能否在復(fù)雜性和容量方面為企業(yè)工作負(fù)載要求提供足夠的覆蓋范圍？

易于集成：DPU是否會在適合企業(yè)的時(shí)間內(nèi)無縫集成到基礎(chǔ)架構(gòu)和軟件堆棧中？

安全性：DPU供應(yīng)商能否提供強(qiáng)大的安全功能，例如加密、安全啟動、安全固件更新，以及企業(yè)需要的其他安全要求？

技術(shù)支持和服務(wù)：供應(yīng)商的文檔、支持團(tuán)隊(duì)、培訓(xùn)和維護(hù)是否適合企業(yè)的規(guī)模和專業(yè)知識？

供應(yīng)商聲譽(yù)：DPU供應(yīng)商在可靠性和客戶滿意度方面是否有良好的記錄？

成本：DPU供應(yīng)商的許可和定價(jià)選項(xiàng)是否符合預(yù)算需求和技術(shù)要求？

DPU、CPU和GPU之間有什么區(qū)別？

功能：DPU（數(shù)據(jù)處理單元）、CPU（中央處理器）和GPU（圖形處理單元）都是計(jì)算處理器，各自執(zhí)行不同的功能。CPU是負(fù)責(zé)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)整體運(yùn)行的主要處理器，是計(jì)算機(jī)的“大腦”。GPU是用于圖形計(jì)算任務(wù)的專用處理器，例如渲染3D圖像或視頻。DPU是最新的處理器，專門處理以數(shù)據(jù)為中心的工作負(fù)載，例如數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)、存儲和安全操作。

架構(gòu)：CPU由幾個(gè)功能強(qiáng)大的處理內(nèi)核組成，這些內(nèi)核針對串行或順序處理進(jìn)行了優(yōu)化，這意味著一項(xiàng)接一項(xiàng)的任務(wù)。GPU有大量針對并行處理進(jìn)行優(yōu)化的更簡單的內(nèi)核，這意味著同時(shí)執(zhí)行任務(wù)。DPU結(jié)合了處理核心、硬件加速器塊和高性能網(wǎng)絡(luò)接口，以大規(guī)模處理以數(shù)據(jù)為中心的任務(wù)。

示例用例：從智能手機(jī)到計(jì)算機(jī)再到服務(wù)器，幾乎所有計(jì)算機(jī)設(shè)備都使用CPU。GPU通常用于游戲PC。GPU主要用于數(shù)據(jù)中心。

如何使用DPU來改進(jìn)數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施？

DPU可用于通過提高效率、提高數(shù)據(jù)處理速度和減少CPU的工作負(fù)載來改進(jìn)數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施，從而實(shí)現(xiàn)更快、更可靠的數(shù)據(jù)處理。

使用DPU需要什么硬件？

要使用DPU，服務(wù)器或網(wǎng)絡(luò)設(shè)備必須具有用于DPU卡的兼容PCIe插槽。硬件還應(yīng)具有兼容的操作系統(tǒng)和驅(qū)動程序、足夠的內(nèi)存供DPU正常運(yùn)行，以及可靠的電源和冷卻。

DPU可以處理哪些類型的工作負(fù)載？

DPU通過處理大規(guī)模數(shù)據(jù)處理需求，將網(wǎng)絡(luò)和通信工作負(fù)載從CPU中卸載。這種以數(shù)據(jù)為中心的工作負(fù)載包括數(shù)據(jù)分析、傳輸、縮減、安全、壓縮、分析、壓縮和加密。DPU是存儲網(wǎng)絡(luò)的理想選擇。實(shí)際應(yīng)用可能包括人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)、大數(shù)據(jù)分析和處理、視頻轉(zhuǎn)碼和流媒體、網(wǎng)絡(luò)流量處理和安全以及存儲I/O加速。

哪些類型的數(shù)據(jù)加速引擎可用于DPU？

可用于DPU的數(shù)據(jù)加速引擎包括加密/解密、壓縮/解壓縮、數(shù)據(jù)縮減、AI/ML推理和網(wǎng)絡(luò)。這些數(shù)據(jù)加速工程師從CPU卸載特定類型的工作負(fù)載，以提高效率、性能和安全性。

數(shù)據(jù)處理單元的未來是什么？

隨著對數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用的需求不斷增加，計(jì)算架構(gòu)將繼續(xù)發(fā)展，從而需要更快、更高效和更安全的數(shù)據(jù)處理。據(jù)報(bào)告預(yù)計(jì)，全球數(shù)據(jù)處理單元市場預(yù)計(jì)到2031年將達(dá)到55億美元，從2022年到2031年的復(fù)合年增長率為26.9%。因此，DPU可能會從今天的可選組件過渡到下一代計(jì)算的必要行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

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