摘要：年月，腾讯云推出国内首款高性能异构计算基础设施，并致力于整个云服务生态圈的建设。基于此，腾讯云在市场上带来了一系列创新举措。图市场提供行业解决方案腾讯云云服务市场已在基因图片视频教育等行业和场景中落地。
FPGA云服务，作为云计算产品中一种新型的行业解决方案，具有性能优越、开发便捷、计费灵活等红利，加之其具有低延迟，高吞吐等能力，在基因、人工智能、金融等计算密集型领域得到广泛使用。2017年1月，腾讯云推出国内首款高性能异构计算基础设施，并致力于FPGA整个云服务生态圈的建设。现阶段腾讯云FPGA云已经形成“云＋行业”的发展思路，并已经在教育、基因等行业率先铺开。
传统FPGA开发，每家公司都有自己的一套硬件接口规范、软件驱动和上层接口，除此之外设计往往很难跨平台和器件直接使用，对于每次移植均需面临时间长和难度大等风险。统一标准将是对FPGA产业的一次划时代的整合和革新。
而在整个FPGA云“生态系统”里面，IP如同百货店里面的商品，没有大量的IP应用，自然也很难吸引到人群从浏览到购买，到最终的使用和评价。所以如何建立起FPGA IP市场成为整个FPGA云“生态系统”发展的关键。
然而FPGA IP市场建立也将面临诸多挑战：
IP安全
FPGA云服务是一个新的商业模式，其中IP要以下载文件的方式，通过FPGA云服务器下载到FPGA板卡上运行，所以IP的下载文件是通过云服务器厂商提供给最终用户。IP提供商因为担心产权泄露，对云服务器厂商有安全上的疑虑，如何解决IP安全问题，成为FPGA IP市场发展的关键。
IP移植
FPGA IP运行在FPGA板卡上，由于各家FPGA硬件平台不一样，导致IP开发商需要重新针对目标平台修改现有的设计。而与软件移植不同的是，FPGA的设计是精确到时钟周期，每个时钟周期不同的模块并发完成不同的操作。这就会涉及到从上层的系统层到底层的硬件时序的修改，也意味着IP开发商需要花费大量时间和精力在跨硬件平台移植上。
基于此，腾讯云在FPGA IP市场上带来了一系列创新举措。
安全
FPGA云系统提供源代码加密保护，用户下载文件加密保护以及DNA认证等安全手段。
以赛灵思的FPGA为例子，对于用户源代码，可以通过赛灵思提供的Vivado编译工具进行加密，该Vivado编译工具的加密标准是基于IEEE－1735标准；对于用户的下载文件，可以用DNA认证进行加密保护。目前腾讯云上所有的FPGA器件都有Device DNA，这是一个96 bit的二进制序列，在FPGA器件生产的时候烧死到芯片里面，每个芯片都是唯一的。这个序列，用户可以通过内部的逻辑直接读出。用户利用DNA唯一性，只有授权的DNA序列才能运行用户IP，从而实现IP的保护（参见图1）。
图表 1 FPGA云安全
开发框架
设计之初，FPGA云系统需要解决的一个重要问题就是通用性。通用性包括两层目标。第一，能够做到FPGA系统架构的通用。第二，能够做到用户接口的通用。最终让用户的设计“无感知”的运行在不同平台和不同类型的FPGA器件，减少移植的代价。
FPGA云系统包含两大区域，即静态区域和动态区域。静态区域虽然对于用户不可见，但是它却是整个系统架构的关键，构建起与上层PC侧的软件和FPGA侧动态区用户IP沟通桥梁，静态区域主要完成包括PCIe协议控制器、DMA数据传输、内存控制器、中断处理、地址管理模块和总线管理和适配模块、动态加载模块和一些系统调试模块等。动态区域对应的则是用户的IP，这里采用业界通用的AXI总线进行互联。如果采用私有的或者不通用的总线进行互联，用户往往需要对总线协议重新进行理解和开发，而且很难做到很好的系统可扩展性。APIs采用统一的外部接口与用户程序交互，用户不需要把精力花在驱动集成、调试和封装等繁琐细节，只需要专注于高附加值的上层应用和服务开发上（参见图2）。
图表 2 FPGA云开发框架
目前腾讯云FPGA云服务市场，已经有恒扬数据、联捷计算科技、菲数科技等多位合作伙伴加入，通过IP市场方式提供一系列行业解决方案，为用户提供性价比更高的加速方案，进一步完善FPGA云服务生态圈（参加图3）。
图3 IP市场提供行业解决方案
腾讯云FPGA云服务IP市场已在基因、图片视频、教育等行业和场景中落地。
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