CN110597533A - 一种fpga板卡程序更新系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种FPGA板卡程序更新系统，包括文件服务器、若干主机服务器和若干FPGA板卡；所述文件服务器用于存放FPGA板卡的更新程序；所述主机服务器与所述文件服务器连接，用于下载更新程序并引导FPGA板卡更新；所述FPGA板卡连接任一主机服务器，根据主机服务器的引导加载更新程序。本发明还公开了一种FPGA板卡程序更新方法，主机服务器下载文件服务器存放的FPGA板卡更新程序；FPGA板卡上电启动，加载默认启动程序；主机服务器引导FPGA板卡加载下载的FPGA板卡更新程序，实现FPGA板卡程序更新。本发明通过改变FPGA板卡上电加载的模式，结合主机服务器和文件服务器的管理方式，实现了集群管理和更新FPGA板卡的程序。

Description

一种FPGA板卡程序更新系统及方法

技术领域

本发明涉及FPGA板卡程序更新领域，具体涉及一种FPGA板卡程序更新系统及方法。

背景技术

目前，服务器已经大量应用和部署，但是对于特定场景的应用，服务器的计算能力还是不够的。通过在服务器中插入FPGA(Field Programmable Gate Array，现场可编程与门阵列)板卡的模式，可以大幅提高服务器的计算性能，从而优化整体处理业务的能力。

由于FPGA板卡可以通过重新配置提高其灵活性，因此在实际使用过程中，往往对FPGA板卡程序有后期更新升级的需求。现有的FPGA板卡程序更新方法基本采用以下几种方式实现：(1)通过JTAG或者板卡上的USB接口，更新板卡上FLASH的程序；(2)通过PCIE总线，将程序下载到FPGA板卡上。但是，上述更新FPGA板卡的程序加载模式一次只能对一张板卡升级，导致FPGA板卡的升级效率低下，耗费时间过长。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种FPGA板卡程序更新系统及方法，通过改变FPGA板卡上电加载的模式，结合服务器和文件服务器的管理方式，实现了对FPGA板卡程序的集群管理和更新。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种FPGA板卡程序更新系统，包括文件服务器、若干主机服务器和若干FPGA板卡；

所述文件服务器用于存放FPGA板卡的更新程序；

所述主机服务器与所述文件服务器连接，用于下载更新程序并引导FPGA板卡更新；

所述FPGA板卡连接任一主机服务器，根据主机服务器的引导加载更新程序。

进一步地，主机服务器指定的DDR位置用于存放下载的更新程序。

进一步地，所述FPGA板卡包括启动状态寄存器、启动地址寄存器和启动完成寄存器；

所述启动状态寄存器用于指示FPGA板卡的启动状态；

所述启动地址寄存器用于存储更新程序在主机服务器DDR的位置；

所述启动完成寄存器用于指示FPGA板卡的更新状态。

进一步地，所述FPGA板卡通过PCIE总线和DMA模块实现与主机服务器的数据传输。

进一步地，所述PCIE总线读取FPGA板卡的启动状态寄存器的状态；

所述DMA模块复制主机服务器DDR存放的更新程序。

进一步地，所述FPGA板卡数量大于所述主机服务器数量。

本发明还提供了一种FPGA板卡程序更新方法，主机服务器下载文件服务器存放的FPGA板卡更新程序；

FPGA板卡上电启动，加载默认启动程序；

主机服务器引导FPGA板卡加载下载的FPGA板卡更新程序，实现FPGA板卡程序更新。

进一步地，主机服务器在运行BIOS并初始化后，下载文件服务器存放的FPGA板卡更新程序。

进一步地，具体步骤包括：

主机服务器启动，从文件服务器下载FPGA板卡的更新程序，存放到本机指定DDR位置；

FPGA板卡上电，FPGA板卡加载板卡FLASH中的默认启动程序，完成后，FPGA板卡的启动状态寄存器置1；

主机服务器初始化PCIE总线，通过BIOS的PCIE程序读取启动状态寄存器状态，当启动状态寄存器置1后，将存放更新程序的DDR位置写入FPGA板卡的启动地址寄存器；

FPGA板卡读取启动地址寄存器的值，启动DMA将主机DDR的程序复制到板卡并一起加载启动，完成后启动完成寄存器置1；

主机服务器在预设时间内不断查询FPGA板卡启动完成寄存器的状态，当启动完成寄存器状态为1时，则认为FPGA板卡更新成功；达到预设时间后，启动完成寄存器状态仍不为1，则将FPGA板卡复位，重新上电。

本发明的有益效果是：

本发明设计了一种FPGA板卡程序更新系统及方法，改变了FPGA板卡上电加载的启动模式，主机服务器在BIOS启动并完成初始化后，进行更新程序的获取，并在BIOS初始化PCIE后进行FPGA板卡的加载处理，通过配置文件服务器存储FPGA板卡的加载程序，通过主机服务器引导更新，实现了集群管理和更新FPGA板卡程序。

本发明在主机服务器运行BIOS并初始化完成网络、内存和PCIE总线后，进行FPGA板卡的更新流程，在FPGA板卡更新启动成功后，主机服务器再进一步启动内核程序，完成操作系统的加载，系统加载完成后，FPGA板卡就可以使用了，不需要再进行复位重启，节省了更新的时间，提高了FPGA板卡程序更新的效率，实现了FPGA板卡的自动加载和自动更新。

附图说明

图1是本发明FPGA板卡程序更新系统结构示意图；

图2是本发明FPGA板卡程序更新方法流程图。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。

本发明提供了一种FPGA板卡程序更新系统，包括文件服务器、若干主机服务器和若干FPGA板卡；

所述文件服务器用于存放FPGA板卡的更新程序；

所述主机服务器与所述文件服务器连接，用于下载更新程序并引导FPGA板卡更新；

所述FPGA板卡连接任一主机服务器，根据主机服务器的引导加载更新程序。

如图1所示，本发明FPGA板卡程序更新系统的一种实施例包括一台文件服务器、若干主机服务器和若干FPGA板卡。文件服务器存放FPGA板卡的更新程序，分别连接主机服务器1、主机服务器2……主机服务器m，各个主机服务器连接若干FPGA板卡，用于下载文件服务器的更新程序并引导FPGA板卡更新，如主机服务器1连接FPGA板卡1、FPGA板卡2……FPGA板卡n。FPGA板卡总数量大于主机服务器的数量。

主机服务器指定的DDR位置存放着从文件服务器下载的更新程序。

各个FPGA板卡包括启动状态寄存器、启动地址寄存器和启动完成寄存器；其中，所述启动状态寄存器用于指示FPGA板卡的启动状态，启动状态寄存器置1时，表示FPGA板卡加载板卡FLASH中的默认启动程序完成；所述启动地址寄存器用于存储更新程序在主机服务器DDR的位置；所述启动完成寄存器用于指示FPGA板卡的更新状态，启动完成寄存器置1时，表示FPGA板卡更新成功。

所述FPGA板卡通过PCIE总线和DMA模块实现与主机服务器的数据传输；所述PCIE总线读取FPGA板卡的启动状态寄存器的状态；所述DMA模块复制主机服务器DDR存放的更新程序。

本发明还提供了一种FPGA板卡程序更新方法，主机服务器下载文件服务器存放的FPGA板卡更新程序；

FPGA板卡上电启动，加载默认启动程序；

主机服务器引导FPGA板卡加载下载的FPGA板卡更新程序，实现FPGA板卡程序更新。

优选地，主机服务器在运行BIOS并初始化后，下载文件服务器存放的FPGA板卡更新程序。

如图2所示，FPGA板卡程序更新方法的具体步骤包括：

1)主机服务器启动，从文件服务器下载FPGA板卡的更新程序，存放到本机指定DDR位置；

2)FPGA板卡上电，FPGA板卡加载板卡FLASH中的默认启动程序，完成后，FPGA板卡的启动状态寄存器置1；

3)主机服务器初始化PCIE总线，通过BIOS的PCIE程序读取启动状态寄存器状态，当启动状态寄存器置1后，将存放更新程序的DDR位置写入FPGA板卡的启动地址寄存器；

4)FPGA板卡读取启动地址寄存器的值，启动DMA将主机DDR的程序复制到板卡并一起加载启动，完成后启动完成寄存器置1；

5)主机服务器在预设时间内不断查询FPGA板卡启动完成寄存器的状态，判断启动完成寄存器状态是否为1，当启动完成寄存器状态为1时，则认为FPGA板卡更新成功；

达到预设时间后，启动完成寄存器状态仍不为1，则将FPGA板卡复位，重复步骤2)。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制。对于所属领域的技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的修改或变形。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (9)

1.一种FPGA板卡程序更新系统，其特征是，包括文件服务器、若干主机服务器和若干FPGA板卡；

所述文件服务器用于存放FPGA板卡的更新程序；

所述主机服务器与所述文件服务器连接，用于下载更新程序并引导FPGA板卡更新；

所述FPGA板卡连接任一主机服务器，根据主机服务器的引导加载更新程序。

2.根据权利要求1所述的FPGA板卡程序更新系统，其特征是，主机服务器指定的DDR位置用于存放下载的更新程序。

3.根据权利要求2所述的FPGA板卡程序更新系统，其特征是，所述FPGA板卡包括启动状态寄存器、启动地址寄存器和启动完成寄存器；

所述启动状态寄存器用于指示FPGA板卡的启动状态；

所述启动地址寄存器用于存储更新程序在主机服务器DDR的位置；

所述启动完成寄存器用于指示FPGA板卡的更新状态。

4.根据权利要求3所述的FPGA板卡程序更新系统，其特征是，所述FPGA板卡通过PCIE总线和DMA模块实现与主机服务器的数据传输。

5.根据权利要求4所述的FPGA板卡程序更新系统，其特征是，所述PCIE总线读取FPGA板卡的启动状态寄存器的状态；

所述DMA模块复制主机服务器DDR存放的更新程序。

6.根据权利要求1-5所述的任一FPGA板卡程序更新系统，其特征是，所述FPGA板卡数量大于所述主机服务器数量。

7.一种FPGA板卡程序更新方法，其特征是，

主机服务器下载文件服务器存放的FPGA板卡更新程序；

FPGA板卡上电启动，加载默认启动程序；

主机服务器引导FPGA板卡加载下载的FPGA板卡更新程序，实现FPGA板卡程序更新。

8.根据权利要求7所述的FPGA板卡程序更新方法，其特征是，主机服务器在运行BIOS并初始化后，下载文件服务器存放的FPGA板卡更新程序。

9.根据权利要求8所述的FPGA板卡程序更新方法，其特征是，具体步骤包括：

主机服务器启动，从文件服务器下载FPGA板卡的更新程序，存放到本机指定DDR位置；

FPGA板卡上电，FPGA板卡加载板卡FLASH中的默认启动程序，完成后，FPGA板卡的启动状态寄存器置1；

主机服务器初始化PCIE总线，通过BIOS的PCIE程序读取启动状态寄存器状态，当启动状态寄存器置1后，将存放更新程序的DDR位置写入FPGA板卡的启动地址寄存器；

FPGA板卡读取启动地址寄存器的值，启动DMA将主机DDR的程序复制到板卡并一起加载启动，完成后启动完成寄存器置1；

主机服务器在预设时间内不断查询FPGA板卡启动完成寄存器的状态，当启动完成寄存器状态为1时，则认为FPGA板卡更新成功；达到预设时间后，启动完成寄存器状态仍不为1，则将FPGA板卡复位，重新上电。