2018
OpenCAPI異構計算設計大賽
- 讓可編程的FPGA硬件成為系統裡的超級處理器 -
這是大數據的時代，這是雲計算的時代，這是人工智能的時代。在關鍵應用支持的現代社會背後，離不開大量提供強勁計算能力的服務器。在OpenPOWER服務器系統上使用CAPI接口連接FPGA，利用異構計算顯著提升系統性能，打破計算和數據傳輸的瓶頸，降低機器的購置和運維成本，實現應用加速的各種可能。
異構計算，你準備好了嗎？
提交初賽方案
2018年OpenCAPI異構計算設計大賽由IBM中國，浪潮商用機器有限公司，OpenPOWER基金會成員贊助，旨在鼓勵大學和科研機構瞭解OpenPOWER系統上FPGA異構計算的先進技術，積極開展基礎性、戰略性、前沿性的科學研究，推動科技創新和應用。參賽者將有機會與OpenPOWER基金會多家會員合作，在OpenPOWER系統平臺上實踐開發，獲得企業資深專家一對一指導。
為優秀創意開發方案原型，快來獲取獎勵基金，走出項目商業孵化第一步吧！
長按掃碼報名提交您的初賽方案（7月6日至8月15日）
【主辦單位】
國際商業機器（中國）有限公司（IBM）
浪潮商用機器有限公司
OpenPOWER基金會
復旦大學微電子學院
【合作單位】
深圳市恆揚數據股份有限公司
北京邁絡思科技有限公司(Mellanox)
Nallatech公司
賽靈思電子科技(上海）有限公司（Xilinx)
競賽背景
異構計算（Heterogeneous Computing）是指使用一種以上處理器的系統。這種多核心的系統不僅通過增加處理器內核提升性能，還納入專門的處理能力，例如GPU或FPGA來應對特定的任務。
近年來，隨著硅芯片逼近物理和經濟成本上的極限，摩爾定律已趨近失效。但與之相對的卻是，互聯網的蓬勃發展、信息量爆炸式增長以及AI技術研究和應用普及，都對計算能力的要求變的更高。而異構計算，將關注點不僅侷限在CPU性能的提升，而是打破CPU和外圍設備間數據傳輸的瓶頸，讓更多的硬件設備參與計算，如用專用硬件完成密集計算或者外設管理等，從而顯著提高系統性能。毫無疑問，異構計算是提高計算力的主流方向。
參加OpenCAPI異構計算設計大賽，不僅可以瞭解當今處理器和系統硬件上最領先的技術，更可以成為把您的聰明才智孵化成某項突破性研究或應用的起點。
競賽對象
參賽對象為國內任何有興趣的大學或研究機構。大賽以學校為單位組織報名，比賽形式為團體賽。具體要求如下：
● 每支隊伍由一名學生以上學生及一位指導老師組成。指導老師是參賽隊所屬高校的正式教師，一位老師可以指導多支參賽隊
● 允許一個學校有多支代表隊
● 報名時應具備在校學籍
● 參賽隊員應保證報名信息準確有效
競賽賽制
本次競賽分初賽和複賽兩個階段。初賽採用網上評審方式，複賽採用公開項目答辯的評審方式。
初賽：參賽隊選擇可被加速的應用場景，構思系統設計。提出設計方案的想法和創新。
以下幾類供參考，並無限制：
● 解決計算能力瓶頸：大規模並行數據處理能力可以應用於神經網絡，圖像視頻，密碼學，網絡安全，數據庫、以及廣泛領域中的數據計算（金融，地質，生物、材料、物理等）
● 解決數據傳輸瓶頸：超高的數據傳輸帶寬可以應用於網絡傳輸，定義更靈活的數據存儲方式，並且利用FPGA在數據傳輸過程中順便進行數據處理，極大地減輕服務器端的CPU壓力。
IBM資深專家指導參賽團隊結合研究領域，選擇應用場景。各團隊構思系統設計，進行可行性分析，劃分算法流程，軟硬件分配，估算帶寬，計算密度和效率。在這一階段，只需以書面報告形式提交方案構想，即提交架構設計和性能預測分析報告。
複賽：參賽隊和企業資深專家一起審閱系統設計，並進入具體開發階段。
● 參賽隊使用浪潮商用機器有限公司提供的基於OpenPOWER的數據中心服務器FP5280G2作為主機，恆揚數據，Nallatech, Mellanox等公司提供的基於Xilinx FPGA (KU，VU+)的FPGA板卡，使用開源的CAPI FPGA開發框架SNAP進行開發。競賽隊伍還可以整合OpenCAPI技術和RDMA技術來優化整體OpenPOWER集群性能。
● 開發環境為主辦單位和合作單位提供，包括OpenPOWER服務器和支持CAPI接口的FPGA板卡搭建的遠程環境。主要工作包括軟件/硬件開發、調試、記錄和分析測試結果。
● 具體開發過程中，企業資深專家一對一輔導，協助參賽者把設計實現成原型。複賽作品要求以論文形式提交原型開發報告和分析測試結果。
詳細的提交內容以及方式，將在後續的競賽過程中發佈，以最新的由大賽主辦方發佈的內容為準。
競賽賽程
賽制 時間 內容
初賽 7/6—8/15 初賽方案設計提交
8/16—8/26 初賽專家評審
8/27 布覆賽入圍的10
支團隊名單
複賽 8/27—11/23 複賽作品開發及提交
11/24—11/29 複賽專家評審
11/30 公佈複賽獲獎
團隊名單
12/4（暫定） 頒獎
競賽獎勵
初賽入圍的10支參賽隊將獲得優勝獎，獎金人民幣5,000元，並頒發獎盃和證書。
複賽設立一、二、三等獎。獎金如下（稅前金額）：
一等獎 1支團隊 獎金人民幣2萬元、獎盃和證書
二等獎 1支團隊 獎金人民幣1.5萬元、獎盃和證書，
三等獎 1支團隊 獎金人民幣1萬元、獎盃和證書
另外，一等獎團隊將獲得Mellanox提供的Innvoa-2 板卡2張（板載Ethernet Adaptor ConnectX-5，並支持CAPI2.0）；二等獎團隊將獲得恆揚數據提供的NSA241 PFGA板卡1張（支持CAPI2.0）
更多詳情
CAPI和OpenCAPI
CAPI的全稱是Coherent Acceleration Processor Interface，它是允許外部設備（I/O Device）和處理器CPU共享內存的接口技術。以FPGA為例，作為現場可編程門陣列硬件，它有令人驚歎的並行處理能力並完全可以自由定製，但它連在系統中時，仍然是個外部設備。它要參與到異構計算中，和CPU協同工作，不能共享內存怎麼行呢？從技術上看，用CAPI接口連接FPGA作為異構計算平臺有以下好處：
● 它是帶一致性的加速接口，FPGA可以直接像CPU一樣直接訪問內存。避免軟硬件協同設計中的地址轉換操作，大大簡化編程思路，進而降低研發開銷，縮短開發週期。
● 主機端程序完全工作在用戶態，無須編寫PCIE設備驅動程序。
● FPGA作為I/O設備，和主機通訊的延時更短。
● 在FPGA處理能力增加的場景下，帶寬瓶頸日益凸顯。它是業內最領先的PCIE Gen4 (16Gbps) 和OpenCAPI (25Gbps) 通道，妥妥的大帶寬！
● OpenCAPI還支持I/O通道的內存擴展，由此探索存儲級內存（SCM）對大數據應用的加速。
OpenCAPI是獨立的標準化組織（www.opencapi.org），它將新一代CAPI技術規範開放出來，致力於推動高速硬件接口設計全面進入帶內存一致性的時代，順應異構計算的潮流，併為之提供了堅實的技術支撐。OpenCAPI首先在POWER9發佈，搭載POWER9和OpenPOWER9服務器，但它的設計特性並沒有綁定在POWER架構上，完全可以嵌入其它種類的處理器架構。
Power Systems和OpenPOWER
在全球眾多最大型的集群中，都能看到 POWER Systems 高性能計算服務器的身影。POWER Enterprise 服務器專為數據設計，可為企業實現終極的彈性、可用性、安全性和性能，被廣泛應用於銀行、政府、航空、能源等企業的核心業務中，為要求苛刻的工作負載（例如，基因、金融、計算化學、石油和天然氣勘探以及高性能數據分析）提供極致。
2013年IBM開放POWER服務器架構，成立OpenPOWER基金會(https://openpowerfoundation.org/)，目前已經有來自34個國家和地區的340多家公司加入，核心會員有IBM、Google、Nvidia、Redhat、Canonical（Ubuntu）、Hitachi、浪潮、Wistron等，共同建設開放的OpenPOWER生態。基於 Linux 的OpenPOWER系統對比傳統POWER系統，主要由聯盟成員設計生產，價格優勢明顯，同時也能夠實現出色的性能和投資回報率，適用於計算密集型和數據密集型應用。這些服務器提供您所需的靈活性，能夠快速集成創新技術解決方案，避免被供應商的專有技術所“套牢”，並加速實現業務結果。
2018年初，IBM 宣佈推出POWER9處理器。全新POWER9芯片為計算密集型人工智能工作負載而設計，是首批嵌入PCI-Express 4.0、新一代NVIDIA NVLink及OpenCAPI的處理器，基於該處理器的系統可以大幅提升Chainer、TensorFlow及Caffe等各大人工智能框架的性能，並加速Kinetica等數據庫。提供超越過往所有設計的高速信號總線帶寬。如此一來，數據科學家能夠以更快的速度構建包括科研範疇的深度學習洞察、實時欺詐檢測和信用風險分析等範圍的應用。POWER9是美國能源部Summit及Sierra超級計算機的核心，這兩臺超級計算機建成後將成為世界上性能最強的數據密集型超級計算機。此外，谷歌公司也採用了POWER9處理器。
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