【交易技术前沿】FPGA技术在沪深行情加速的应用

原航向:FPGA技术在沪素交易界的应用权



作者:郑继祥、张建国、张立生、王先平、李小波、余坚

(招商提出申请有穷的责任公司

摘要:

在提出申请市担任守队队员,开价最高纪录多样化神速,卒时机候鸟,具有较低的推延、更快的回应经文,这隐含敝可以诱惹市集和市集的时机和态度。现场可编顺序性门阵列(缩写 与移交的软件零碎比拟,FPGA技术,可预测的超低推延,这项技术已封锁于华尔街。、高频市等担任守队队员明快。

招商提出申请境内提出申请公司,FPGA的技术成果初走在前面,由于FPGA的武器装备沪素交易界零碎的成真。该零碎自使发出以后,到达了用户的高等认可。,真实市的延续亚一百万分经过秒级交易界效劳。

本文首要引见以任何方法成真商厦的武器装备放慢进展,它包孕零碎的设计和成真、零碎的测引起与零碎的强可延长性,期待对FPGA技术的认为如何和应用权有所帮忙,为显像剂预约相干技术咨询,组织良好的工艺学生态球。

键词:FPGA、上海、申哲二级、异构骨架、交易界吃水做事方法、全息的援用、Fin-lib、生态零碎

一、概述

低市推延的应战

在提出申请市担任守队队员,卒时机候鸟,驳倒市推延是有将存入堆市的鼓励目的经过。。眼前,海内银贸易的市系统根本上是A,市放慢进展的阻碍,无法实现超低推延的市贫穷。和 将存入堆科学与技术开展,各式各样的算法事务、定量市的衰亡,银贸易追求驳倒市推延的搏斗正晋级,变得首要将存入堆机构面临面临的鼓励应战经过。尤其地晚近,顺序性市的综合学校运用,移交的软件技术或以软件为鼓励的放慢进展技术难以实现一百万分经过秒级的实时处置和实时回应经文的必要量。业界正追求建造低推延市零碎的receive 收执。,由于GPU、FPGA武器装备的恒等的的放慢进展技术曾经逐步进入,变得将存入堆科学与技术担任守队队员的热门的现在的,它是华尔街的主流技术经过。

缩减市推延正确的以任何方法放慢进展财务最高纪录。FPGA具有武器装备课程效能、低功耗、低推延指向。由于RTL(指示) Transfer Level:指示表达级的逻辑课程,可特殊用途化的相连同意,如TCP/IP堆栈卸载软件、各式各样的音讯编码和解码(如疾速同意解码,成真最高纪录恒等的的和管道恒等的的,成真极低的零碎推延和极高的零碎充其量的。

3月在上海和深圳初成应用权FPGA技术

晚近,跟随海内将存入堆交易界的疾速开展和扩张,正视高机能的产业通讯零碎、高可靠、高充其量的、低推延开展方向。第三方将存入堆科学与技术公司,接踵使发出了由于FPGA的货物,最最在下一个的贸易,应用fpg剥削各式各样的应用权顺序,假使开价、市、风控等担任守队队员,成效变清澈,为世纪年头FPGA的应用权和开展预约了咨询。。

组织选择招商提出申请远在2016年放映FPGA技术的应用权,组织FPGA协同任务,启动相干技术认为如何和评价,评价放映已经过净独立海损不赔、OpenCL+RTL异构、RTL 软件同分异构现象等,终极由于将存入堆和交易零碎的不变的性、零碎可延长性、全部思索healt,选择RTL 软件的异构架构。

为什么选择FPGA技术放慢进展MarkeFPGA协同任务对沪深行情从市所前置词机VDE/MDGW至行情应用权客户端的时延航线举行辨析(见图1-1沪深提出申请市所交易界推延示意图),眼前,业界应用软件来解码交易界,预约交易界效劳。这些交易界解码效劳有很大的推延,超越10手写本,交易界解码软件的最高纪录处置消费能力有穷的,在行情看涨的市场的压力下,实时性甚至不这么有典当。2017年FPGA协同任务启动上海、申哲二级放慢进展伸出,用FPGA成真上海、深圳二级译码,同时使用C 软件和MATLAB组织同时性,为RTL法典的编辑和使最优化预约咨询,上海提出申请市所疾速解码引擎的终极成真,端到端处置推延缩减到10一百万分经过秒以下(包孕,取等等变清澈的放慢进展引起。

图1-1 沪深提出申请市所交易界推延示意图

1000倍放慢进展引起

海内提出申请贸易FPGA技术替补队员的根本空白,招商提出申请武器装备交易界系统创始体系CPU-FPGA,设计程度变清澈,FPGA的有效性。上海、深圳二级译码鼓励算法的剥削,最最上海提出申请市所的步进疾速译码算法,解码推延低至纳秒,同时成真净空处置消费能力。

剥削后武器装备开价零碎的继续使最优化,经过各式各样的顽固的的机能压力勘探,回送推延以内10一百万分经过秒,机能提出1000次。在C平台上采取全管道设计,成真了零碎的高物料通过量。,是水流交易界全天最高程度的100倍,轻易应对行情看涨的市场交通狂跳。水流主流交易界效劳零碎的实时勘探相对地,显示零碎中间可以实现8 ~ 13手写本放慢进展效应,最最面临上海提出申请市所复杂的疾速编码成绩,它还显示了FPGA解码的可怕的机能。。

另外,武器装备交易界零碎还设计了任一实时同时性表达零碎。,剥削高效的紧缩/泄压算法,驳倒上海与申哲当切中要害最高纪录表达带宽,使上海、深圳的任性打包消受超低推延交易界效劳。

交易界最高纪录的吃水处置是零碎的要紧结合把正式送入精神病院。,在FPGA行情解码的根底曾经成真深市全息的援用效劳,后续基址图将预约更多使吃重的交易界吃水做事方法效劳。

二、上海、深圳交易界的FPGA技术设计与成真

由于FPG的异构系统外形设计

休息事情和延长贫穷,根本武器装备选择指导者如次:

(1)100千兆以太网间期,交易界采石场、TCP交易界鞭策、组播交易界推进运动采取孤独间期。

(2)可特殊用途化鞋头 IP,倒退TCP、UDP、IGMP、ICMP、ARP、RARP完整卸载软件,TCP衔接数反正倒退3个。

(3)PCIe Gen3X8,与Gen1/2/3和谐的。

(4)反正两个堆 DDR,内存充其量的不以内8G。

(5)反正两个堆 QDR。

移交TCP /IP 同意由于CP Central Processing Unit,中央处置器单元) 落实的软件,应用CPU 出示TCP /IP 同意栈处置,继续存在消费能力差、效能谦卑地的错误,服务弘量CPU 资源,使消散仓库面积,发作弘量的电力耗费,使其具有本钱效益,情绪反应机能,千兆以太网带宽资源使用缺乏。故所选的板卡应用万兆以太网口作为其通讯表达间期,倒退TCP /IP 同意栈的TOE IP是内幕的任一键码。经过FPGA 成真TCP /IP 同意栈和以太网MA 监管者,首字母属于主CP 这把正式送入精神病院任务由附加武器装备巡回实现。,缩减CPU 的担子,放慢广播网追逐的消费能力,提出零碎机能。零碎可延长性是零碎设计的键经过。。从下到上可分为5美元钞票逻辑排列,包孕FPG的根本相连层、FPGA交易界事情层、行情凑合着活下去层、指挥者FPGA间期层和指挥者凑合着活下去效劳层,明确的排列间的设计和剥削端,上依靠和下模,用于必要较低或恒等的脱落模块的间期,上子层效能完整解耦,如图2-1所示。

图2-1 零碎架构块图

内幕的,FPGA的根本相连成真了孤独的相连。,预约变清澈的效能禁闭和变清澈的剥削间期。可以经过C在指挥者端和FPGA端举行立即呼叫。。

2.2 二级交易界译码引擎

上海提出申请市所通讯广播网公司(缩写“交上所”)于2016年构成子孙的低延时行情放开零碎LDDS,倒退多种采石场,低推延、大流量、易延长、高愿望和及其他指向,在好转的的广播网工作平台中,零碎的中间推延以内。二级 交易界系统由于疾速技术基准、正视专业封锁者的子孙实时行情放开零碎。与移交的根本标识表记标帜比拟,二级更实时,包孕更多的价钱吃水、逐笔市、定单和及其他论点的通讯等容量。下面是下面exchang的2级示例,交易界解码引擎的成真。

交上所的LDDS以国际基准的将存入堆通讯被掉换者同意(FIX/FAST)为根底,最高纪录表达同意比照,比照我国提出申请交易界最高纪录的指向又Level-2行情容量的指向设计在提出申请交易界最高纪录担任守队队员具有独到之处的算法。疾速同意握住了fix protoco的可塑度,大型号的Margi紧缩交易界最高纪录,巨大地放针了做事方法一阵。FAST零碎大幅缩减Level-2行情所需的表达带宽(不到从前的25%)和放开零碎的记在账上(缩减到从前的10%)

由于上海产权证券交易所疾速同意的差别族,同时,比照RT的指向,设计恒等的的集、全传递高效疾速解码引擎放映,如图2-2所示,差别交易界典型的译码恒等的的处置,比照实践应用权增殖探察化引擎的标号,经过PU成真高高的的最高纪录解码。同时,fast的xml模板可以婚配,以回应被掉换者的多样化。

图2-2 上海提出申请市所疾速译码引擎简图

全息的援用

眼前贸易1000级交易界由于最新的3月2日程度,它可以溃原若干10级交易端制,深化宣布个体有价钱的佣钱标号和特性,让用户更明确的地一下子看到个体产权证券佣钱的特性,它很符合的测量星期日旅行悬挂列表和步行列表,心得产权证券交易界的状态。假使敝应用顺序自动化来辨析和跟随产权证券价钱的多样化,1000级交易界将变得顺序化市的凶器。

武器装备行情零碎预约吃水行情做事方法升值效劳――全息的援用,即在成真千级标识表记标帜的根底上,用户可以特殊用途化N提出申请交易界和佣钱理由的详细通讯。。客户在同时收到实时开价,倒退全息的援用的订阅和收执效能。

三、武器装备开价零碎勘探卒

机能勘探

FPGA家庭般的温暖处置推延以内micro的打猎跳踢踏舞器辨析,几乎运转工夫为n手写本的软件零碎,推延完整可以疏忽漠视。

在剥削武器装备开价零碎的诉讼程序中,婚配勘探零碎的同时性剥削,勘探零碎首要包孕模仿交易界采石场、回放交易界采石场及客户端自动化勘探顺序结合。回放交易界采石场应用真实市所行情最高纪录提出申请举行克制的速率的回放,得体的差别通入方法下的武器装备开价零碎、不变的性和零碎充其量的勘探。

应用回放交易界采石场,将广播速率设置为软件limi,勘探零碎处置消费能力,卒使知晓,上海股市的峰值处置消费能力,深圳的峰值处置消费能力高达300万支。。相几乎水流(2019年1月)交易界,武器装备开价零碎的处置消费能力是THA的100倍,足以周旋行情看涨的市场漂的情绪反应。

在实现FPGA零碎的最大充其量的先前,全部零碎将不注意反压力。,零碎延时相对地不变的,这也FPGA零碎的优点经过。,不注意CPU零碎调整成绩,上充其量的内任性流量,延时是使合在一起:封合不变的的。。

实时行情提速引起平行地勘探

市托管后武器装备开价零碎上部位,勘探实时标识表记标帜的放慢进展机能,在一台勘探指挥者上分岔摆设FPGA行情客户端和水流公司消费基准的应用的软件行情客户端,两套零碎接入同任一交易界采石场,以确保安博都在相同出发管乘汽车旅行。在勘探指挥者上运转机能勘探顺序,运转两个特殊用途CPU的线会给收执到的交易界最高纪录累积而成工夫戳。,之后经过独立的写信线将最高纪录写信提出申请。如图3-1所示。终日的最高纪录搜集(2018-11-20,在收盘后运转最高纪录辨析平行地顺序将两个零碎的行情最高纪录举行相同条行情最高纪录的婚配,到达两个零碎将同任一交易界推向T的工夫差,这时工夫差是相几乎。

图3-1 实时行情提速勘探示意图

实验统计法卒:软件开价零碎,端到端处置推延约为13手写本(包孕广播网LA,武器装备开价零碎低至10一百万分经过秒,机能提出1000次。

四、思索可缩放性

人所共知,RTL剥削,RTL设计的现存的和谐的性、可缩放性差的错误,当预安装效能剥削实现时,当新贫穷或效能发作多样化时,剥削勘探圈子将很长,依据,敝应当思索到T架构切中要害零碎可伸缩性成绩。,回应经文交易界多样化和客户贫穷。

(1) 镶盖倒退上海、深圳双标

水流沪深市所当中行情最高纪录不共享,零碎对上海市和上海市的实质性的市所的最高纪录举行处置。。思索上海、深圳交易界吐艳共享的能够性,在相同块板上设计,可同时做事方法上海和深圳,只需经过下层软件举行排列,那就够了成真镶盖倒退上海、深圳双标,离修正FPG的RTL设计。

倒退沪素交易界使最优化同时性,使用上海疾速交易界的高紧缩率,上海太难了哲无编码疾速最高纪录的立即同时性,深圳FPGA译码,这可以更多的使最优化上海和SHE当切中要害同时性推延。

(2) 由于异构的交易界吃水做事方法效劳

CPU-FPGA异构设计放映仍在Marke排列中应用。,将复杂处置分有理数指挥者,必要放慢进展的零件放在FPG上。。拿 … 来说水流的全息的援用效劳是由于行情最高纪录的深做事方法效劳,使用CPU成真交易界最高纪录处置与计算,出示的全息的援用最高纪录经过FPGA预约的低延时表达两幢房屋之间的间隔将最高纪录推进运动于客户端,在典当机能的同时,巨大地驳倒了调整的异议和工夫。 to 上市工夫。

放映切中要害特殊用途化参照计算效劳将在。当CPU计算偶然发现阻碍时,它将把计算集中的的把正式送入精神病院融入到T的成真中。,使最优化零碎机能,同时,确保剥削人员的及时性。

五、FPGA技术应用权的下一步尝试

经过武器装备开价零碎的运转和各式各样的相对地勘探,证实了可编顺序性门阵列(FPGA)技术在海内半导体贸易应用权的现实性。。交易界伸出试水成,放针对再在事务放慢进展中应用权FPGA的信用。FPGA技术的超低推延、净空充其量的、在将存入堆担任守队队员,高不变的性和及其他优势将是很勘探的。,期待变得海内将存入堆担任守队队员的主流技术经过。

在伸出剥削诉讼程序中,心得FPGA RTL脱落的剥削太纠葛了、门槛太高了、剥削圈子太长,最最在疾速多样化的将存入堆机关,剥削圈子能够确定伸出的成败。。经过与智能技工的深化沟通,假使软件剥削人员应用OpenCL技术剥削,这么Pro的效能,延长伸出工夫 to 上市工夫。

OpenCL是异构零碎的第任一恒等的的课程基准,是任一一致的课程工作平台,软件剥削人员可以手边的地剥削异构的高机能。与移交的RTL设计流出比拟,opencl是应用类C资深的课程使假释出狱设计的。,高高的排列的设计理论上的,法典的可重用性、可延长性将在RT上成真质的飞跃。。

在提出申请业的FPGA技术的过早,作为先锋,敝去过很多深坑,走了很多绕路,受理构成工艺学生态球的要紧性,为了更多的应用权柔度案板技术,基址图落实以下调整:

(1) 应用Intel、赛破裂武器装备制造商吃水通敌,将现存的武器装备开价零碎封装到根本BS中。

(2) 交易界吃水做事方法相干升值事情算法应用OPENCL剥削。

(3) 运算Kernel经过IO-Channel的方法立即应用FPGA武器装备行情,成真极小值的时延。

(4) 第三方银贸易务显像剂剥削事情M平台、证实和调整。

更多状态下一个的运动,想要在OpenCL和及其他HIG中成真的事情模块、刻度计算件的计算、一对一的产权证券选择权的开价计算、产权证券走势计算的应用权,将贸易见识的事情模块封装到fin-lib库中,成真与必要软件li俱手边的。



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