Google ARGOS : un ASIC fait-maison pour le transcodage vidéo de YouTube

Comme le disait si bien Alan Kay, un scientifique de renom récompensé d’un prestigieux prix Turing en 2003 pour ses travaux sur la programmation orientée objet : « Les gens vraiment sérieux du domaine logiciel devraient faire leur propre matériel ». Une maxime déjà reprise par Google avec le TPU, un accélérateur fait-maison de machine learning, mais cela ne semble pas être suffisant pour le géant du web.

Il faut dire que, du fait des rachats à la pelle, l’IA n’est pas le seul domaine de recherche de la firme, loin de là. En effet, avec l’intégration désormais complète de ton tuyau (difficile de penser que le service vidéo était indépendant à sa création, en 2005, avant de se faire racheter... l’année suivante) et ses services de streaming concurrençant Twitch, les besoins puissance de calcul et stockages de données sont énormes, si bien que la firme ne communique même plus sur la quantité de données totale stockée, mais seulement sur son évolution - « chaque minute, 500 heures de contenus vidéo sont mises en ligne ».

Pour autant, l’une des problématiques majeures de la plateforme n’est pas son stockage, mais l’adaptation de son contenu à la demande des utilisateurs : selon la bande passante disponible, un algorithme doit requérir le bon encodage et la bonne définition/fréquence de la vidéo afin de fournir une expérience de consommation optimale. Non content d’avoir imposé à cet effet le VP9, un codec léger gérant la transparence (certains streamers étant accros à ces fameux .webm, si pratiques) — sans compter que son remplaçant, l’AV1, s’impose de plus en plus —, voilà que la firme est passée à la vitesse supérieure : un accélérateur de transcodage fait-maison. Quésaco ? Tout simplement une carte développée en interne se chargeant de la conversion de format vidéo d’upload vers celui du nouveau média de stockage ; VP9 pour la plupart, mais parfois H.264 du côté des sources (plus connu par son utilisation courante dans les conteneurs MPEG-4) voire 3GP pour les machines les plus vétustes, et ce pour un stockage dans des définitions allant de 144 p à 4320 p !

La carte telle que dévoilée par Google, au format PCIe

Annoncé au « grand public » dans la conférence (de recherche) reconnue ASPLOS via un article de recherche (à 52 auteurs [pour 16 pages de contenu]), le produit de ce développement se nomme Argos et est classé dans les VCU, pour Video (trans) Coding Unit ; une puce dans l’idée similaire au NVENC du caméléon. D’une efficacité 20 à 30 fois supérieure aux systèmes précédents — en matière de coût de revient total et non d’efficacité énergétique brute —, le bousin démolit complètement CPU comme GPU (8 VCU étant 4 fois plus rapide qu’un CPU Skylake, et 3 fois plus que 4 cartes nVIDIA T4) en supportant à la fois H.264 et VP9. Notez qu’une version AV1 serait déjà en phase d’installation en interne, mais aucune information n’a encore filtré à ce sujet.

La puce en question, annotée histoire d’y voir un chouille plus clair

En interne, la carte pompe 225 W maximum (75 W par son port PCIe et 150 W par le câble auxiliaire 8-pin) en supposant que Google ait respecté les standards, pour 2 puces intégrées sur le PCB, refroidies par des radiateurs « passifs » (la ventilation se trouvant de part et d’autre des baies serveur) en aluminium. Chaque puce contient elle-même 10 Encoder Core, chacun capable de tenir un flux vidéo 2160p @ 60 FPS sur une base de trois frames de référence — une fonctionnalité du VP9/AV1 pour la compression temporelle. Pour designer tout cela, les outils habituels de prototypage d’ASIC sont au rendez-vous : optimisation manuelle, mais également synthèse haut-niveau, un domaine prometteur de ces dernières années, permettant de coder sa puce au moyen d’un langage haut-niveau tel le C++. Notez par ailleurs que le fondeur n’est pas connu, le Comptoir supposant TSMC, leader du domaine, mais Samsung ne serait pas à écarter non plus dans cette affaire.

Évidemment, rien n’est dévoilé sur la quantité équipée ni le prix exact d’achat des bousins, et pour cause : Google ne le propose pas à la vente ! Un moyen malin de s’assurer de sa domination, tout en fanfaronnant de son expertise sur le plan académique tout en assurant une communication semi-transparente sur l’état actuel des connaissances dans le domaine. Autant dire que la concurrence n’est pas encore près d’arriver ! (Source : ArsTechnica)