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系統特色及技術指標

HYPER-Q是目前在地首創首套FPGA的台股報價產品，
即時接收TWSE行情封包，
並以快於軟體速度10倍以上的速度DMA到主記憶體，
行情資料會針對每個市場複製多份，
使用者可針對core數決定如何訂閱行情資料，
透過API，使用者可快速上手此絕佳方案。

應用在金融交易的優勢

Hyper-Q Architecture

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  大量的平行化處理

  平行計算是一種計算類型，透過平行計算可同時處理多個計算或或者多個執行程序。 一般複雜的工作可以將其切分為較小的工作項目，使這些小的工作項目透過平行計算同時完成。 平行計算有幾種不同形式：bit-level，指令集層級，資料 和 task的平行化。 長期以來，平行計算已被用於高性能計算中。 FPGA在這部分扮演了異常出色的且是可擴展解決方案，這是FPGA的優勢之一。

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  低延遲且免於抖動

  FPGA可以提供精準所消耗的時間，這意味著FPGA沒有抖動的問題且它反應時間是精準可預期的。而軟體這部分恰恰 與FPGA解決方案相反，在作業系統上所運行中的程序可能會被CPU調度程序或硬體IO所中斷。
  這導致處理時間會隨著抖動的問題變得不可預期，這也就是為什麼在作業系統中為何latency會呈現出上下飄移的狀況。

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  簡化數據以提高效率

  透過HYPER-Q ，FPGA會將報價資料做過濾處理，僅會將行情最佳五檔及成交明細透過DMA傳到主記憶體；同時精簡化的報價資料結構，可使使用者視CPU的結構更有效率的處理報價資料。

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  彈性設計

  FPGA會將報價資料轉換成米特設計的quote 資料結構，資料結構不超過64 bytes，此設計是為了讓CPU處理更有效率。
  透過Hyper-Q API，使用者可以有各種應用，如報價轉送、程式交易、自營交易以及造市。每單一市場Hyper-Q皆會複製多份，使用者可針對CPU 核心數決定多工處理。

行業與應用

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  HYPER-Q行情解決方案

  HyperShark針對台灣證交所所設計的行情解決方案-HYPER-Q，此產品從資料過濾、數據解碼，及DMA到主記憶體的設計都是由FPGA完成，透過精簡化行情資料結構，使user space 可以取得更有效率、低延遲的優勢。

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  為什麼HYPER-Q可以克服挑戰，實現如此出色的性能

  語言

  我們在FPGA上使用純Verilog編程，Verilog是低階的硬體語言，Verilog是目前效率最好的選項

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  測試

  我們為FPGA解決方案構建了一套非常獨特的測試環境，可達到精確地測量每個數據包的確切延遲時間

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  人才

  我們從IC設計公司招募了專業人才，其中大多數人了解金融市場的特點並知道如何解決瓶頸

  我們知道如何在軟體和硬體之間取得最佳方案，依我們多年的經驗，並非所有系統都納入硬體編成才是好的方案

  一來硬體開發時間長，二來成本高，所以知道將FPGA的開發放在最有效率的地方變得非常重要

FPGA Tick to Trade Solution

Alink系統是由兩個 FPGA 子系統所組成: Hyper-Q和 Alink-O。

Hyper-Q負責解析證交所UDP封包，過濾解碼後組成精簡的quote structure在傳到主記憶體供軟體使用，這部份可參考Hyper-Q的詳細介紹。

Alink-O主要是透過FPGA處理下單，透過Alink API將委託單送出後，FPGA內會處理包含風控、FIX格式轉換後將委託單送交易所，除此之外，委託回報或drop copy皆包含在FPGA的實作中。

 Alink-O也可以說是一個 FIX Gateway加速器。

系統特色及技術指標

Latency in Alink System

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  低延遲

  Verilog 是低階的程式語言，在FPGA可使用的程式語言中，Verilog相較下可以取得非常好的優勢，Alink System 就是完全以Verilog所撰寫。

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  平行處理

  FPGA接收資料同時也在處理資料，平行處理網路封包，加速等待封包時間。行情資料DMA到主記憶體時，每個市場複製三份資料，加速策略程式處理行情資訊。

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  FPGA處理FIX格式及轉換，且實作FIX protocol與交易所FIX Gateway串接，整體處理速度在100M的環境下僅需300nanos。

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  每筆買單和賣單皆會檢核額度和庫存部位。

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  link系統從收到行情到下單，內部處理時間僅需1.1μs，不涵蓋策略時間，如以同架構軟體所耗的時間縮短至少10 to 25μs。

產業應用與分享

Functions in Alink System

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  彈性設計

  ‧使用者介面可以輸入FPGA控制參數，如FIX Session管理、風控參數值、交易相關參數等

  ‧Alink系統支援TSE和OTC兩個市場，目前台灣市場唯一FPGA支援下單產品

  ‧Alink系統支援股票及ETF和權證

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  支援券商端需求

  ‧可另提供drop copy資料

  ‧可另提供批次上傳委託資料

  ‧透過使用者介面，使用者可透明取得風控值及即時停單功能

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  系統穩定考量

  ‧使用者可遠端監控本系統執行狀態，確保資料或相關維護程式的正常性

  ‧即時FIX線路狀態更新

  ‧即時更新風控值，使用者可以從外部透明了解風控關資訊

  ‧提供外部緊急停單控制項

經驗分享

FPGA在金融領域研發難度和困境

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  開發成本高

  實驗室、模擬產品及硬體設備，如再加上軟硬體研發費用，成本是純軟研發數倍以上。

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  人才整合難

  需跨金融與FPGA兩個領域，要提高FPGA專案的成功率務必結合軟硬體專才合作、測試、驗證，但撰寫Verilog和軟韌體好手難尋

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  產品進程遠

  相較於軟體，同樣的功能，Verilog有可能需要10倍程式量，Alink是純Verilog所開發的FPGA 產品，產品要成熟穩定，程式量和難度更高。

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  研發難度高

  測試模擬程式需要涵蓋Verilog模擬器、以及軟體驗證測試。載體的相容性測試也需要考量，驗證上需檢核的問題類型相對複雜。

Alink 的現況與未來

產品已真實上線，具實戰經驗且是成熟的產品
完整的模擬交易所環境進行模擬
已經歷市場各式情境，最穩定的的FPGA solution

• 2019-05

  Alink System

• 2020-03

  Hyper-Q Stock

• Coming Soon

  Hyper-Q Futures

• Coming Soon

  Extreme-O Futures