FPGA云服务器是什么？

客户问题：
FPGA云服务器是什么？

凯铧互联技术回复：
FPGA云服务器是一类提供了现场可编程门阵列（FPGA）的实例规格。由于FPGA硬件的可重配特性，可以快速擦写和重配已创建的FPGA硬件加速应用，同时拥有低时延硬件与资源弹性。

FPGA 云服务器的计算能力可以支持 OpenCV、ImageMagick 计算框架下的图像 转码、图像缩放、图像滤波、图像处理等，也能支持量化分析、金融分析、期权定价 等金融计算场景。 下面以图片转码和视频转码为例，简要描述 FPGA as a Service 的应 用场景和优势。
智能手机已经成为人们日常生活中的必需品，随时随地拍摄照片，在社交应用 (如微博、微信)上进行分享是极高频的使用场景。随着手机摄像头像素进入亿级时 代，单张照片尺寸可以轻松突破 10MB，而由于手机存储的限制，大多数用户会选择 将照片上传到云端保存。当用户查看云端相册时，如果仍然传输原图，则需要消耗大 量带宽，同时用户往往要等待超出用户忍耐限度的时间。
对于新的图片格式，如 Webp 和 HEIF，可以在对图片尺寸进行大幅压缩(比如 Webp 的压缩率在 25%~34%，HEIF 的压缩率可以高达 58%)的同时，提供了不输于 JPEG 的画质(Webp 和 HEIF 均属于有损压缩，但是画质损失肉眼几乎无法分辨)。 Lepton 格式则是无损压缩，可提供至少 20% 的压缩率。这样，在云端保存原图，当 用户要查看时，实时将原图转码成 Webp、HEIF 或者 Lepton 格式，可以大幅节省带 宽和缩短用户的等待时间，在节省成本的同时大大提升用户的体验和满意度。
Webp、HEIF、Lepton 图片格式所带来的这种巨大优势是靠消耗巨大的算力换来 的。如果采用 CPU 转码，虽然可以达到和 FPGA 类似的压缩率，但一是延时过大， 比如对于超过 8KB 的大图，CPU 的转换时间可能高达 5~10 秒;二是延时不固定，比 如小图延时可能在几十毫秒，而大图延时则高达十几秒。FPGA 的流水并行特性，使 得 FPGA 的处理吞吐率可以达到 CPU 的六七倍，而延时低了两个数量级。 CISCO 发布的白皮书显示，到 2022 年，整个互联网流量的 82% 将是视频。直 播、VOD、短视频如火如荼、方兴未艾。现在互联网视频的主流格式仍然是 H.264， 但是 H.264 在支持高清视频方面力不从心，比如使用 H.264 编码 4K 超高清视频，码 率接近 40bit/s，带来了巨大的带宽成本和传输延时。H.265 标准发布已经三年，2019 年，H.265 高清视频内容占比已经超过 10%。相比 H.264，H.265 无论是在画质还是 在码率上，对 H.264 都形成了压倒性的优势。
与图片转码类似，这些优势也是建立在巨大的算力消耗之上。对比 CPU(Skylake 96HT)转码 H.265 1080p30，对于 veryslow 画质只能做到 10 帧 / 秒，而单片 FPGA (VU9P 器件)则可以达到 80 帧 / 秒以上 ;码率比 CPU 低 20%~40%，且延时比 CPU有数量级的降低。因此，FPGA 天然是高清直播领域的不二选择。

优酷采用阿里云 FPGA as a Service 平台进行了 2019 年国庆阅兵和群众联欢 4K 超高清直播，取得了极佳的效果。2019 年双 11 大促的猫晚晚会，也由阿里云 FPGA as a Service 平台直播。

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