CN109614293A - 一种fpga异构加速卡的管理系统及方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种FPGA异构加速卡的管理系统，包括：监控模块，用于获取现场可编程门阵列FPGA异构加速卡的运行数据和告警信息，根据预设规则生成与运行数据或告警信息对应的控制指令；控制模块，用于获取告警信息，并将告警信息发送至监控模块，还用于在接收到控制指令后，根据控制指令调整FPGA异构加速卡的运行状态。可见，在实际应用中，采用本申请的方案，控制模块可以根据运行数据和告警信息对应的控制指令及时调整FPGA异构加速卡的运行状态，从而保证FPGA异构加速卡的正常工作。本申请还公开了一种FPGA异构加速卡的管理方法，具有上述有益效果。

Description

一种FPGA异构加速卡的管理系统及方法

技术领域

本申请涉及FPGA异构加速卡领域，特别是涉及一种FPGA异构加速卡的管理系统及方法。

背景技术

随着FPGA(Field Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)异构加速卡的应用越来越广泛，如何方便、高效的对FPGA异构加速卡进行监控、管理已成为不可回避的问题。现有的监控方案是通过BMC(Baseboard Management Controller，基板管理控制器)对FPGA异构加速卡的运行参数进行监控，当运行参数超过预设阈值时报警，以提醒用户对FPGA异构加速卡进行处理，调整FPGA异构加速卡的运行状态，通过人工处理的方式，耗时长，处理不及时还会影响FPGA异构加速卡的正常工作，同时还要求有专门的用户随时检查报警信息，人工成本高。

因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域技术人员目前需要解决的问题。

发明内容

本申请的目的是提供一种FPGA异构加速卡的管理系统，可以通过控制模块及时调整FPGA异构加速卡的运行状态，从而保证FPGA异构加速卡的正常工作；本申请的另一目的是提供一种FPGA异构加速卡的管理方法。

为解决上述技术问题，本申请提供了一种FPGA异构加速卡的管理系统，包括：

监控模块，用于获取现场可编程门阵列FPGA异构加速卡的运行数据和告警信息，根据预设规则生成与所述运行数据或所述告警信息对应的控制指令；

控制模块，用于获取所述告警信息，并将所述告警信息发送至所述监控模块，还用于在接收到所述控制指令后，根据所述控制指令调整所述FPGA异构加速卡的运行状态。

优选的，所述获取FPGA异构加速卡的运行数据和告警信息的过程具体为：

通过高速串行计算机扩展总线标准PCIE的SMBus接口或串口实时获取FPGA异构加速卡的运行数据和告警信息。

优选的，所述监控模块包括：

显示单元，用于显示所述运行数据和所述告警信息。

优选的，所述监控模块，还用于在所述运行数据和/或所述告警信息满足诊断条件时，生成诊断指令；

所述控制模块，还用于在接收到所述诊断指令后，对所述FPGA异构加速卡进行诊断，生成诊断结果，并将所述诊断结果发送至所述监控模块，以便所述显示单元显示所述诊断结果。

优选的，所述控制模块，还用于当所述告警信息为外部输入电源或PCIE输入电源发送的告警信息时，切断所述FPGA异构加速卡的电源。

优选的，该管理系统还包括：

告警指令灯；

所述控制模块，还用于在获取到所述告警信息后，点亮所述告警指令灯。

优选的，所述监控模块还包括：

模式选择单元，用于生成功耗模式选择指令；

所述控制模块，还用于在接收到所述功耗模式选择指令后，将所述FPGA异构加速卡的运行状态调整至与所述功耗模式选择指令对应的运行状态。

优选的，所述运行数据包括双倍速率DDR4的状态信息，带电可擦可编程读写存储器EEPROM的状态信息，板卡温度信息，风扇转速，各个电源模块的电流信息、电压信息及功耗信息。

优选的，所述控制模块为微控制单元MCU。

为解决上述技术问题，本申请还提供了一种FPGA异构加速卡的管理方法，应用于如上文任意一项所述的管理系统，包括：

通过控制模块获取告警信息，并将所述告警信息发送至所述监控模块；

通过监控模块获取现场可编程门阵列FPGA异构加速卡的运行数据，同时接收所述告警信息，并根据预设规则生成与所述运行数据或所述告警信息对应的控制指令；

通过控制模块根据所述控制指令调整所述FPGA异构加速卡的运行状态。

本申请提供了一种FPGA异构加速卡的管理系统，包括：监控模块，用于获取现场可编程门阵列FPGA异构加速卡的运行数据和告警信息，根据预设规则生成与运行数据或告警信息对应的控制指令；控制模块，用于获取告警信息，并将告警信息发送至监控模块，还用于在接收到控制指令后，根据控制指令调整FPGA异构加速卡的运行状态。可见，在实际应用中，采用本申请的方案，控制模块可以根据运行数据和告警信息对应的控制指令及时调整FPGA异构加速卡的运行状态，从而保证FPGA异构加速卡的正常工作。本申请还提供了一种FPGA异构加速卡的管理方法，具有和上述FPGA异构加速卡的管理系统相同的有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请所提供的一种FPGA加速卡的管理系统的结构示意图；

图2为本申请所提供的另一种FPGA加速卡的管理系统的结构示意图；

图3为本申请所提供的一种FPGA加速卡的管理方法的步骤流程图。

具体实施方式

本申请的核心是提供一种FPGA异构加速卡的管理系统，可以通过控制模块及时调整FPGA异构加速卡的运行状态，从而保证FPGA异构加速卡的正常工作；本申请的另一核心是提供一种FPGA异构加速卡的管理方法。

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

请参照图1，图1为本申请所提供的一种FPGA加速卡的管理系统的结构示意图，包括：

监控模块1，用于获取现场可编程门阵列FPGA异构加速卡的运行数据和告警信息，根据预设规则生成与运行数据或告警信息对应的控制指令；

具体的，FPGA异构加速卡的运行数据包括硬件数据和电源数据等，硬件数据包括DDR(Double Data Rate，双倍速率)4的状态信息、EEPROM(Electrically ErasableProgrammable read only memory，带电可擦可编程读写存储器)的状态信息、板卡温度信息、风扇转速等，电源数据包括各个电源模块的功耗值、电压值及电流值，告警信息包括风扇异常告警、上电顺序告警、以及各个电源模块输出的告警信息，当然，运行数据和告警信息除了包括上述各项，还可以包括其他内容，本申请在此不做限定。

具体的，监控模块1设于主机端，可以根据获取到的不同的运行数据或不同的告警信息生成相对应的控制指令，如根据板卡温度信息，可以生成与风扇转速对应的控制指令，假设板卡温度在0～35℃时，监控模块1生成控制风扇暂停转动的控制指令，板卡温度在35～45℃时，监控模块1生成控制风扇低速转动的控制指令，板卡温度在45～60℃时，监控模块1生成控制风扇中速转动的控制指令，板卡温度在60℃以上时，监控模块1生成控制风扇高速转动的控制指令。当风扇以最大转速运行时，若板卡温度仍然过温(达到95℃)，则检查功耗，生成控制FPGA降频的控制指令，若风扇以最大转速运行时，板卡温度过温(达到100℃)，则生成断电指令，可以理解的是，不同的运行参数或告警信息对应不同的预设规则。

控制模块2，用于获取告警信息，并将告警信息发送至监控模块1，还用于在接收到控制指令后，根据控制指令调整FPGA异构加速卡的运行状态。

具体的，控制模块2获取FPGA异构加速卡上各路电源模块的告警信息，获取告警信息的方式具体可以包括以下两种：由监控模块1向各路电源模块发送检查指令，各路电源模块在接收到检查指令后进行自检，如果存在异常，则向监控模块1返回告警信息；或者将监控模块1和各路电源模块的PG引脚连接，监控各路电源模块的PGOOD信号(包括：0.85V电源模块1的PGOOD信号、0.85V电源模块2的PGOOD信号、0.85V电源模块3的PGOOD信号、0.9V电源模块的PGOOD信号、1.12V电源模块的PGOOD信号、1.2V电源模块的PGOOD信号、1.8V电源模块的PGOOD信号、2.5V电源模块的PGOOD信号、3.3V电源模块的PGOOD信号、12V外部输入电源的PGOOD信号、12V PCIE(Peripheral Component Interconnect Express，高速串行计算机扩展总线标准)输入电源的PGOOD信号)，若正常情况下PGOOD信号为高电平，那么若监控模块1监控到PGOOD信号为低电平，则判定接收到告警信息，告警信息中可以包括告警时间，在获取到告警信息后，将告警信息发送至监控模块1，以便监控模块1根据不同的报警信息生成相应的控制指令，对FPGA异构加速卡进行实时干预，解决FPGA异构加速卡的运行问题。

其中，当12V外部输入电源及12V PCIE输入电源输出告警信息时，控制模块2直接切断FPGA异构加速卡的电源。

具体的，控制模块2在接收到控制指令后，根据控制指令调整FPGA异构加速卡的运行状态，运行状态包括FPGA异构加速卡中各硬件的运行状态，如接收到控制风扇暂停转动的控制指令后，则控制风扇暂停转动，如接收到控制风扇中速转动的控制指令后，则控制风扇按中速运行，如接收到控制板卡重启的控制指令后，控制FPGA异构加速卡重启，本申请通过监控模块1和控制模块2实时获取FPGA异构加速卡的运行数据及告警信息，根据预设规则对FPGA异构加速卡进行动态调整，降低FPGA异构加速卡运行功耗及运行噪音，以使FPGA异构加速卡以最小的功耗工作在最佳状态。其中，控制模块2具体可以为FPGA异构加速卡上的MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)。

本申请提供了一种FPGA异构加速卡的管理系统，包括：监控模块，用于获取现场可编程门阵列FPGA异构加速卡的运行数据和告警信息，根据预设规则生成与运行数据或告警信息对应的控制指令；控制模块，用于获取告警信息，并将告警信息发送至监控模块，还用于在接收到控制指令后，根据控制指令调整FPGA异构加速卡的运行状态。可见，在实际应用中，采用本申请的方案，控制模块可以根据运行数据和告警信息对应的控制指令及时调整FPGA异构加速卡的运行状态，从而保证FPGA异构加速卡的正常工作。

请参照图2，图2为本申请所提供的另一种FPGA加速卡的管理系统的结构示意图，该管理系统在上述实施例的基础上：

作为一种优选的实施例，获取FPGA异构加速卡的运行数据和告警信息的过程具体为：

通过高速串行计算机扩展总线标准PCIE的SMBus接口或串口实时获取FPGA异构加速卡的运行数据和告警信息。

具体的，监控模块1和FPGA异构加速卡既可以通过PCIE的SMBus接口进行数据传输，也可以通过UART(Universal Asynchronous Receiver Transmitter，通用异步收发传输器)串口进行数据传输，预先连接好相应的硬件，用户可以根据实际工程需要，通过监控模块1选择数据传输方式。

作为一种优选的实施例，监控模块1包括：

显示单元11，用于显示运行数据和告警信息。

具体的，监控模块1获取到的运行数据或告警信息通过数据同一处理接口进行处理，通过监控模块1中的显示单元11显示处理后的数据。

作为一种优选的实施例，监控模块1，还用于在运行数据和/或告警信息满足诊断条件时，生成诊断指令；

控制模块2，还用于在接收到诊断指令后，对FPGA异构加速卡进行诊断，生成诊断结果，并将诊断结果发送至监控模块1，以便显示单元11显示诊断结果。

具体的，当监控模块1获取到的告警信息为风扇运行告警信息、或获取到的运行数据不在其各自对应的预设阈值范围内、或其他未知异常时，可以通过监控模块1生成诊断指令，控制模块2在接收到诊断指令后，进行自检，找出FPGA异构加速卡的问题，生成诊断结果，将诊断结果发送至监控模块1，通过显示单元11显示诊断结果，以便于用户查看，控制模块2在检测到FPGA异构加速卡的问题，需要重启FPGA异构加速卡时，会直接控制FPGA异构加速卡重启，或用户在看到诊断结果后，通过监控模块1向控制模块2发送相应的控制指令，调整FPGA异构加速卡的运行状态。

相应的，本申请所提供的管理系统中还包括存储模块，用于存储告警信息、运行数据以及诊断结果，以便于用户后期对FPGA异构加速卡进行分析。

作为一种优选的实施例，该管理系统还包括：

告警指令灯；

控制模块2，还用于在获取到告警信息后，点亮告警指令灯。

具体的，控制模块2在接收到告警信息后，点亮告警指示灯，以提醒用户了解FPGA异构加速卡的运行状态，提高本申请的可靠性。

作为一种优选的实施例，监控模块1还包括：

模式选择单元12，用于生成功耗模式选择指令；

控制模块2，还用于在接收到功耗模式选择指令后，将FPGA异构加速卡的运行状态调整至与功耗模式选择指令对应的运行状态。

具体的，可以将FPGA异构加速卡的功耗模式分为掉电模式、空闲模式、低功耗模式、高性能模式，监控模块1中的模式选择模块可以根据用户的选择生成相应的功耗模式选择指令，当用户选择掉电模式，模式选择单元12生成掉电模式选择指令，控制模块2在接收到掉电模式选择指令后，控制FPGA异构加速卡仅使用PCIE插槽的3.3vAUX供电，同时控制风扇停止转动，当用户选择空闲模式，模式选择单元12生成空闲模式选择指令，控制模块2在接收到空闲模式选择指令后，控制FPGA异构加速卡所有电源模块正常工作，主电源芯片仅使用一片，同时控制风扇停止转动或按最低速转动，当用户选择低功耗模式，模式选择单元12生成低功耗模式选择指令，控制模块2在接收到低功耗模式选择指令后，控制FPGA异构加速卡仅所有电源模块正常工作，主电源芯片使用一片或两片，同时控制风扇运行在50％～80％转速，当用户选择高性能模式，模式选择单元12生成高性能模式选择指令，控制模块2在接收到高性能模式选择指令后，控制FPGA异构加速卡仅所有电源模块正常工作，同时控制风扇运行在70％～100％转速。

具体的，除了上述方式，控制模块2可以自动检测FPGA异构加速卡的运行状态，根据当前运行状态重新确定FPGA异构加速卡的功耗模式，然后自动将FPGA异构加速卡调整至该功耗模式对应的运行状态，进一步降低FPGA异构加速卡运行功耗及运行噪音，以使FPGA异构加速卡以最小的功耗工作在最佳状态。

请参照图3，图3为本申请所提供的一种FPGA异构加速卡的管理方法的步骤流程图，应用于如上文任意一项的管理系统，包括：

步骤1：通过控制模块获取告警信息，并将告警信息发送至监控模块；

步骤2：通过监控模块获取现场可编程门阵列FPGA异构加速卡的运行数据，同时接收告警信息，并根据预设规则生成与运行数据或告警信息对应的控制指令；

步骤3：通过控制模块根据控制指令调整FPGA异构加速卡的运行状态。

作为一种优选的实施例，通过监控模块获取现场可编程门阵列FPGA异构加速卡的运行数据，同时接收告警信息具体为：

通过高速串行计算机扩展总线标准PCIE的SMBus接口或串口实时获取FPGA异构加速卡的运行数据，以及接收告警信息。

作为一种优选的实施例，步骤2之后，该管理方法还包括：

通过控制模块中的显示单元显示运行数据和告警信息。

作为一种优选的实施例，该管理方法还包括：

通过监控模块在运行数据和/或告警信息满足诊断条件时，生成诊断指令；

通过控制模块在接收到诊断指令后，对FPGA异构加速卡进行诊断，生成诊断结果，并将诊断结果发送至监控模块，以便显示单元显示诊断结果。

作为一种优选的实施例，该管理方法还包括：

当告警信息为外部输入电源或PCIE输入电源发送的告警信息时，通过控制模块切断FPGA异构加速卡的电源。

作为一种优选的实施例，该管理方法还包括：

通过控制模块在获取到告警信息后，点亮告警指令灯。

作为一种优选的实施例，该管理方法还包括：

通过监控模块中的模式选择单元生成功耗模式选择指令；

通过控制模块在接收到功耗模式选择指令后，将FPGA异构加速卡的运行状态调整至与功耗模式选择指令对应的运行状态。

作为一种优选的实施例，运行数据包括双倍速率DDR4的状态信息，带电可擦可编程读写存储器EEPROM的状态信息，板卡温度信息，风扇转速，各个电源模块的电流信息、电压信息及功耗信息。

作为一种优选的实施例，控制模块为微控制单元MCU。

本申请所提供的一种FPGA异构加速卡的管理方法，具有和上述FPGA异构加速卡的管理系统相同的有益效果。

对于本申请所提供的一种FPGA异构加速卡的管理方法的介绍请参照上述实施例，本申请在此不再赘述。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的方法而言，由于其与实施例公开的系统相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见系统部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种FPGA异构加速卡的管理系统，其特征在于，包括：

监控模块，用于获取现场可编程门阵列FPGA异构加速卡的运行数据和告警信息，根据预设规则生成与所述运行数据或所述告警信息对应的控制指令；

控制模块，用于获取所述告警信息，并将所述告警信息发送至所述监控模块，还用于在接收到所述控制指令后，根据所述控制指令调整所述FPGA异构加速卡的运行状态。

2.根据权利要求1所述的FPGA异构加速卡的管理系统，其特征在于，所述获取FPGA异构加速卡的运行数据和告警信息的过程具体为：

通过高速串行计算机扩展总线标准PCIE的SMBus接口或串口实时获取FPGA异构加速卡的运行数据和告警信息。

3.根据权利要求1所述的FPGA异构加速卡的管理系统，其特征在于，所述监控模块包括：

显示单元，用于显示所述运行数据和所述告警信息。

4.根据权利要求3所述的FPGA异构加速卡的管理系统，其特征在于，所述监控模块，还用于在所述运行数据和/或所述告警信息满足诊断条件时，生成诊断指令；

所述控制模块，还用于在接收到所述诊断指令后，对所述FPGA异构加速卡进行诊断，生成诊断结果，并将所述诊断结果发送至所述监控模块，以便所述显示单元显示所述诊断结果。

5.根据权利要求1所述的FPGA异构加速卡的管理系统，其特征在于，所述控制模块，还用于当所述告警信息为外部输入电源或PCIE输入电源发送的告警信息时，切断所述FPGA异构加速卡的电源。

6.根据权利要求1所述的FPGA异构加速卡的管理系统，其特征在于，该管理系统还包括：

告警指令灯；

所述控制模块，还用于在获取到所述告警信息后，点亮所述告警指令灯。

7.根据权利要求1所述的FPGA异构加速卡的管理系统，其特征在于，所述监控模块还包括：

模式选择单元，用于生成功耗模式选择指令；

所述控制模块，还用于在接收到所述功耗模式选择指令后，将所述FPGA异构加速卡的运行状态调整至与所述功耗模式选择指令对应的运行状态。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的FPGA异构加速卡的管理系统，其特征在于，所述运行数据包括双倍速率DDR4的状态信息，带电可擦可编程读写存储器EEPROM的状态信息，板卡温度信息，风扇转速，各个电源模块的电流信息、电压信息及功耗信息。

9.根据权利要求8所述的FPGA异构加速卡的管理系统，其特征在于，所述控制模块为微控制单元MCU。

10.一种FPGA异构加速卡的管理方法，其特征在于，应用于如权利要求1-9任意一项所述的管理系统，包括：

通过控制模块获取告警信息，并将所述告警信息发送至所述监控模块；

通过监控模块获取现场可编程门阵列FPGA异构加速卡的运行数据，同时接收所述告警信息，并根据预设规则生成与所述运行数据或所述告警信息对应的控制指令；

通过控制模块根据所述控制指令调整所述FPGA异构加速卡的运行状态。