CN111736867A - 一种fpga更新设备、方法以及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种FPGA更新设备、方法以及存储介质。FPGA更新设备包括控制芯片以及逻辑运算芯片,逻辑运算芯片通过协议转换接口以及指令接口分别与控制芯片连接,在此基础上,逻辑运算芯片通过指令接口接收控制芯片传入的FPGA更新指令,并利用协议转换接口接收基于初始传输协议传入的FPGA固件,进而根据FPGA更新指令控制协议转换接口将FPGA固件以目标传输协议传输至FPGA的配置接口,以此实现了对FPGA的更新。此外,本申请还提供一种FPGA更新方法以及存储介质,有益效果同上所述。
Description
技术领域
本申请涉及机器学习领域,特别是涉及一种FPGA更新设备、方法以及存储介质。
背景技术
近年来,大数据、云计算等技术得到了较大发展,这些技术往往都有需要基于异步加速技术实现,其中,FPGA(Field Programmable Gate Array,现场可编程逻辑门阵列)在异步加速技术中提供了加速功能。FPGA能够根据系统资源和算法特征灵活的调整并行度,达到最优的适配,因此具有更高的运算效率。
当前基于FPGA实现的大数据、云计算场景中,集群中的每台服务器均搭载有FPGA,在此FPGA的大规模部署场景下,如何对FPGA中固件的更新升级成为当前需要解决的问题。
由此可见,提供一种FPGA更新设备,以实现对FPGA中固件的更新升级,是本领域技术人员需要解决的问题。
发明内容
本申请的目的是提供一种FPGA更新设备、方法以及存储介质,以实现对FPGA中固件的更新升级。
为解决上述技术问题,本申请提供一种FPGA更新设备,包括:
控制芯片;
协议转换接口以及指令接口分别与控制芯片连接的逻辑运算芯片,用于通过指令接口接收控制芯片传入的FPGA更新指令,并根据FPGA更新指令控制协议转换接口将以初始传输协议传入的FPGA固件以目标传输协议传输至FPGA的配置接口,以更新FPGA。
优选地,设备还包括:
与控制芯片连接的以太网网卡接口,用于向控制芯片传入网络通信数据,以供控制芯片根据网络通信数据得到FPGA更新指令以及FPGA固件。
优选地,设备还包括:
与逻辑运算芯片的协议转换接口连接的存储芯片,用于将预先存储的FPGA固件传输至协议转换接口,以更新FPGA。
优选地,设备还包括:
与逻辑运算芯片的协议转换接口连接的USB接口,用于向协议转换接口传入FPGA固件,以控制协议转换接口将传入的FPGA固件以JTAG协议传输至FPGA的配置接口,并更新FPGA。
优选地,控制芯片包括BMC芯片,逻辑运算芯片包括CPLD芯片。
此外,本申请还提供一种FPGA更新方法,应用于上述的FPGA更新设备中的逻辑运算芯片,包括:
通过指令接口接收控制芯片传入的FPGA更新指令;
利用协议转换接口接收基于初始传输协议传入的FPGA固件;
根据FPGA更新指令控制协议转换接口将FPGA固件以目标传输协议传输至FPGA的配置接口,以更新FPGA。
优选地,利用协议转换接口接收基于初始传输协议传入的FPGA固件,包括:
利用协议转换接口接收由控制芯片、存储芯片以及USB接口中任意一项或多项器件基于初始传输协议传入的FPGA固件。
优选地,当利用协议转换接口接收由控制芯片基于初始传输协议传入的FPGA固件时,初始传输协议包括QSPI协议,目标传输协议包括Avalon-ST协议;
当利用协议转换接口接收由存储芯片基于初始传输协议传入的FPGA固件时,初始传输协议包括CFI协议,目标传输协议包括Avalon-ST协议;
当利用协议转换接口接收由USB接口基于初始传输协议传入的FPGA固件时,初始传输协议包括USB协议,目标传输协议包括JTAG协议。
优选地,当利用协议转换接口接收由存储芯片基于初始传输协议传入的FPGA固件时,方法还包括:
将FPGA固件写入存储芯片,并通过存储芯片读取FPGA固件;
判断由存储芯片读取到的FPGA固件与写入存储芯片时的FPGA固件是否一致;
如果由存储芯片读取到的FPGA固件与写入存储芯片时的FPGA固件一致,则不做处理;
如果由存储芯片读取到的FPGA固件与写入存储芯片时的FPGA固件不一致,则执行异常提示。
此外,本申请还提供一种计算机可读存储介质,计算机可读存储介质上存储有计算机程序,计算机程序被处理器执行时实现如上述的FPGA更新方法的步骤。
本申请所提供的FPGA更新设备,包括控制芯片以及逻辑运算芯片,逻辑运算芯片通过协议转换接口以及指令接口分别与控制芯片连接,在此基础上,逻辑运算芯片通过指令接口接收控制芯片传入的FPGA更新指令,并利用协议转换接口接收基于初始传输协议传入的FPGA固件,进而根据FPGA更新指令控制协议转换接口将FPGA固件以目标传输协议传输至FPGA的配置接口,以此实现了对FPGA的更新。此外,本申请还提供一种FPGA更新方法以及存储介质,有益效果同上所述。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例,下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍,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为本申请实施例提供的一种FPGA更新设备的结构示意图;
图2为本申请实施例提供的一种FPGA更新设备的结构示意图;
图3为本申请实施例提供的一种FPGA更新方法的流程图。
具体实施方式
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,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部实施例。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,都属于本申请保护范围。
当前基于FPGA实现的大数据、云计算场景中,集群中的每台服务器均搭载有FPGA,在此FPGA的大规模部署场景下,如何对FPGA中固件的更新升级成为当前需要解决的问题。
为此,本申请的核心是提供一种FPGA更新设备,以实现对FPGA中固件的更新升级。
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案,下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步的详细说明。
图1示出了本申请实施例提供的一种FPGA更新设备的结构示意图。根据图1所示,本申请实施例提供的一种FPGA更新设备,包括:
控制芯片10;
协议转换接口111以及指令接口112分别与控制芯片10连接的逻辑运算芯片11,用于通过指令接口112接收控制芯片10传入的FPGA更新指令,并根据FPGA更新指令控制协议转换接口111将以初始传输协议传入的FPGA固件以目标传输协议传输至FPGA的配置接口,以更新FPGA。
需要说明的是,本实施例中的FPGA更新设备,功能是对FPGA进行固件更新,因此可以认为实现对FPGA的固件更新时,逻辑运算芯片11应接有待执行固件更新的FPGA,而对于FPGA更新设备而言,FPGA并不是FPGA更新设备中必要的硬件装置。
另外,FPGA更新设备中控制芯片10指的是用于对逻辑运算芯片11进行FPGA固件更新控制的芯片;逻辑运算芯片11指的是能够对控制芯片10传入的FPGA更新指令进行响应,并对FPGA固件的传输协议进行转换的芯片,用于响应控制芯片10的FPGA更新指令,与FPGA进行交互,将FPGA固件传输至FPGA的配置接口,以此实现对FPGA的固件更新。
本实施例的重点在于,逻辑运算芯片11基于协议转换接口111以及指令接口112分别与控制芯片10连接,以此逻辑运算芯片11通过指令接口112接收控制芯片传入的FPGA更新指令,进而根据FPGA更新指令的内容,调用协议转换接口111对其接收的FPGA固件进行传输协议的转换,即将以初始传输协议传入的FPGA固件以目标传输协议传输至FPGA的配置接口,由于FPGA在不同的固件更新模式下提供有不同的传输协议接口用于接收FPGA固件,因此本实施例能够以用户所需的固件更新模式实现对FPGA的固件更新。
另外,需要强调的是,本实施例中的协议转换接口111接收的FPGA固件可以但不限于是由控制芯片10传入的,但应确保指令接口112接收的FPGA更新指令是由控制芯片10传入的,以此保证控制芯片10对逻辑运算芯片11的控制。
本申请所提供的FPGA更新设备,包括控制芯片以及逻辑运算芯片,逻辑运算芯片通过协议转换接口以及指令接口分别与控制芯片连接,在此基础上,逻辑运算芯片通过指令接口接收控制芯片传入的FPGA更新指令,并利用协议转换接口接收基于初始传输协议传入的FPGA固件,进而根据FPGA更新指令控制协议转换接口将FPGA固件以目标传输协议传输至FPGA的配置接口,以此实现了对FPGA的更新。
在上述实施例的基础上,作为一种优选的实施方式,设备还包括:
与控制芯片连接的以太网网卡接口,用于向控制芯片传入网络通信数据,以供控制芯片根据网络通信数据得到FPGA更新指令以及FPGA固件。
需要说明的是,在本实施方式中,进一步设置有与控制芯片连接的以太网网卡接口,进而用户能够通过以太网网卡接口访问控制芯片,即通过以太网网卡接口传入网络通信数据,进而由控制芯片根据网络通信数据得到FPGA更新指令以及FPGA固件。更近一步的,由控制芯片根据网络通信数据得到FPGA更新指令,可以具体是由控制芯片根据网络通信数据中的FPGA更新需求生成FPGA更新指令;另外,由控制芯片根据网络通信数据得到FPGA固件,可以具体是由控制芯片提取得到网络通信数据中携带的FPGA固件。本实施方式中,与控制芯片连接的以太网网卡接口用于向控制芯片传入网络通信数据,以供控制芯片根据网络通信数据得到FPGA更新指令以及FPGA固件,能够相对确保用户对于控制芯片进行控制时的灵活性。
在上述实施例的基础上,作为一种优选的实施方式,设备还包括:
与逻辑运算芯片的协议转换接口连接的存储芯片,用于将预先存储的FPGA固件传输至协议转换接口,以更新FPGA。
需要说明的是,在本实施方式中,进一步设置有与逻辑运算芯片的协议转换接口连接的存储芯片,重点在于存储芯片中预先存储有FPGA固件,进而用于在对FPGA进行更新时,通过存储芯片向逻辑运算芯片的协议转换接口提供FPGA固件,以此实现对FPGA的更新。本实施方式通过增设存储芯片,并将FPGA固件预先写入至存储芯片的方式,利用存储芯片向逻辑运算芯片的协议转换接口提供FPGA固件,进而由逻辑运算芯片进一步对FPGA进行更新。本实施方式进一步确保了通过FPGA更新设备对FPGA进行固件更新时所采取的更新方式的灵活性。
在上述实施例的基础上,作为一种优选的实施方式,设备还包括:
与逻辑运算芯片的协议转换接口连接的USB接口,用于向协议转换接口传入FPGA固件,以控制协议转换接口将传入的FPGA固件以JTAG协议传输至FPGA的配置接口,并更新FPGA。
需要说明的是,本实施方式中,进一步设置有与逻辑运算芯片的协议转换接口连接的USB(Universal Serial Bus,通用串行总线)接口,其中,USB接口是一个应用外部总线标准,用于规范电脑与外部设备的连接和通讯的接口。本实施方式的重点是实现通过USB接口对FPGA实现固件更新的功能,而通过USB接口对FPGA进行固件更新时,将USB接口传入FPGA固件时所使用的USB传输协议与JTAG(Joint Test Action Group,联合测试工作组)协议之间存在协议转换关系,而JTAG协议是FPGA能够正常读取数据的通信协议,因此本实施方式中,当USB接口向协议转换接口传入FPGA固件后,协议转换接口进一步将传入的FPGA固件以JTAG协议传输至FPGA的配置接口,以此确保FPGA能够正常读取到由USB接口传入的FPGA固件。本实施方式进一步确保了通过FPGA更新设备对FPGA进行固件更新时所采取的更新方式的灵活性。
图2示出了本申请实施例提供的一种FPGA更新设备的结构示意图。根据图2所示,本申请实施例提供的一种FPGA更新设备,包括:
BMC芯片20;
协议转换接口211以及指令接口212分别与BMC芯片20连接的CPLD芯片21,用于通过指令接口212接收BMC芯片20传入的FPGA更新指令,并根据FPGA更新指令控制协议转换接口211将以初始传输协议传入的FPGA固件以目标传输协议传输至FPGA的配置接口,以更新FPGA;
与BMC芯片20连接的以太网网卡接口22,用于向BMC芯片20传入网络通信数据,以供BMC芯片20根据网络通信数据得到FPGA更新指令以及FPGA固件;
与CPLD芯片21的协议转换接口211连接的存储芯片23,用于将预先存储的FPGA固件传输至协议转换接口211,以更新FPGA;
与CPLD芯片21的协议转换接口211连接的USB接口24,用于向协议转换接口211传入FPGA固件,以控制协议转换接口211将传入的FPGA固件以JTAG协议传输至FPGA的配置接口,并更新FPGA。
需要说明的是,本实施例的重点在于控制芯片具体为BMC芯片,逻辑运算芯片具体为CPLD芯片,其中,BMC(Baseboard Management Controller,基板管理控制器)芯片,BMC通常是一个安装在服务器主板上的独立的板卡,能够独立于服务器主板对服务器主板进行控制,其工作状态不受服务器主板的状态影响,因此往往具有较高的稳定性。另外,CPLD(Complex Programmable Logic Device,复杂可编程逻辑器件)芯片,更适合完成各种算法和组合逻辑,因此能够相对高效的实现将协议转换接口传入的FPGA固件,由初始传输协议转化为目标传输协议并传输至FPGA的配置接口的操作。另外,本实施例中,用户能够通过包括USB接口、存储芯片以及BMC芯片在内的多种途径实现对FPGA的固件更新。本实施方式进一步确保了通过FPGA更新设备对FPGA进行固件更新时所采取的更新方式的灵活性,并且确保了FPGA更新设备对FPGA进行固件更新时的稳定性以及效率。
请参见图3所示,本申请实施例公开了一种FPGA更新方法,应用于本申请的FPGA更新设备中的逻辑运算芯片,包括:
步骤S10:通过指令接口接收控制芯片传入的FPGA更新指令。
步骤S11:利用协议转换接口接收基于初始传输协议传入的FPGA固件。
步骤S12:根据FPGA更新指令控制协议转换接口将FPGA固件以目标传输协议传输至FPGA的配置接口,以更新FPGA。
本申请所提供的FPGA更新方法,在逻辑运算芯片通过协议转换接口以及指令接口分别与控制芯片连接的基础上,逻辑运算芯片通过指令接口接收控制芯片传入的FPGA更新指令,并利用协议转换接口接收基于初始传输协议传入的FPGA固件,进而根据FPGA更新指令控制协议转换接口将FPGA固件以目标传输协议传输至FPGA的配置接口,以此实现了对FPGA的更新。
在上述实施例的基础上,作为一种优选的实施方式,利用协议转换接口接收基于初始传输协议传入的FPGA固件,包括:
利用协议转换接口接收由控制芯片、存储芯片以及USB接口中任意一项或多项器件基于初始传输协议传入的FPGA固件。
需要说明的是,本实施方式中,协议转换接口接收的FPGA固件可以具体是基于控制芯片、存储芯片以及USB接口中任意一项或多项器件传入的,具体可以根据实际需求而定,本实施方式进一步确保了通过FPGA更新设备对FPGA进行固件更新时所采取的更新方式的灵活性。
在上述实施例的基础上,作为一种优选的实施方式,当利用协议转换接口接收由控制芯片基于初始传输协议传入的FPGA固件时,初始传输协议包括QSPI协议,目标传输协议包括Avalon-ST协议;
当利用协议转换接口接收由存储芯片基于初始传输协议传入的FPGA固件时,初始传输协议包括CFI协议,目标传输协议包括Avalon-ST协议;
当利用协议转换接口接收由USB接口基于初始传输协议传入的FPGA固件时,初始传输协议包括USB协议,目标传输协议包括JTAG协议。
需要说明的是,本实施方式的重点在于,针对于通过包括USB接口、存储芯片以及控制芯片在内的不同途径进行对FPGA的固件更新时,协议转换接口均进行相应由初始传输协议向目标传输协议的通信协议转换,即当利用协议转换接口接收由控制芯片基于初始传输协议传入的FPGA固件时,初始传输协议包括QSPI(Quad Serial Peripheral interface,4线串行外围设备接口)协议,目标传输协议包括Avalon-ST协议;当利用协议转换接口接收由存储芯片基于初始传输协议传入的FPGA固件时,初始传输协议包括CFI(Common FlashInterface,公共Flash接口)协议,目标传输协议包括Avalon-ST(Strming)协议;当利用协议转换接口接收由USB接口基于初始传输协议传入的FPGA固件时,初始传输协议包括USB协议,目标传输协议包括JTAG协议。
其中,使用QSPI协议时,用户可以一次性传输包含多达16个8位或16位数据的传输队列。一旦传输启动,直到传输结束,都不需要CPU干预,极大的提高了传输效率。
其中,Avalon-ST协议是一种单向点对点的高速接口,主要针对的是高速数据流的传输,减少数据流处理中的瓶颈;JTAG协议是FPGA能够正常读取数据的通信协议,因此本实施方式能够进一步确保对FPGA进行固件更新时的整体可靠性。
在上述实施例的基础上,作为一种优选的实施方式,当利用协议转换接口接收由存储芯片基于初始传输协议传入的FPGA固件时,方法还包括:
将FPGA固件写入存储芯片,并通过存储芯片读取FPGA固件;
判断由存储芯片读取到的FPGA固件与写入存储芯片时的FPGA固件是否一致;
如果由存储芯片读取到的FPGA固件与写入存储芯片时的FPGA固件一致,则不做处理;
如果由存储芯片读取到的FPGA固件与写入存储芯片时的FPGA固件不一致,则执行异常提示。
需要说明的是,本实施方式中,在利用协议转换接口接收由存储芯片基于初始传输协议传入的FPGA固件的场景下,本方法在将FPGA固件预存至存储芯片时,进一步通过存储芯片读取FPGA固件,进而判断由存储芯片读取到的FPGA固件与写入存储芯片时的FPGA固件是否一致,如果由存储芯片读取到的FPGA固件与写入存储芯片时的FPGA固件一致,则不做处理;否则,执行异常提示,以此确保存储芯片中预存的FPGA固件的可用性,进而确保FPGA更新的整体可靠性。
此外,本申请还提供一种计算机可读存储介质,计算机可读存储介质上存储有计算机程序,计算机程序被处理器执行时实现如上述的FPGA更新方法的步骤。
本申请所提供的计算机可读存储介质,在逻辑运算芯片通过协议转换接口以及指令接口分别与控制芯片连接的基础上,逻辑运算芯片通过指令接口接收控制芯片传入的FPGA更新指令,并利用协议转换接口接收基于初始传输协议传入的FPGA固件,进而根据FPGA更新指令控制协议转换接口将FPGA固件以目标传输协议传输至FPGA的配置接口,以此实现了对FPGA的更新。
以上对本申请所提供的一种FPGA更新设备、方法以及存储介质进行了详细介绍。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。对于实施例公开的装置而言,由于其与实施例公开的方法相对应,所以描述的比较简单,相关之处参见方法部分说明即可。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请原理的前提下,还可以对本申请进行若干改进和修饰,这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。
还需要说明的是,在本说明书中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
Claims (10)
1.一种FPGA更新设备,其特征在于,包括:
控制芯片;
协议转换接口以及指令接口分别与所述控制芯片连接的逻辑运算芯片,用于通过所述指令接口接收所述控制芯片传入的FPGA更新指令,并根据所述FPGA更新指令控制所述协议转换接口将以初始传输协议传入的FPGA固件以目标传输协议传输至FPGA的配置接口,以更新所述FPGA。
2.根据权利要求1所述的FPGA更新设备,其特征在于,所述设备还包括:
与所述控制芯片连接的以太网网卡接口,用于向所述控制芯片传入网络通信数据,以供所述控制芯片根据所述网络通信数据得到所述FPGA更新指令以及所述FPGA固件。
3.根据权利要求1所述的FPGA更新设备,其特征在于,所述设备还包括:
与所述逻辑运算芯片的协议转换接口连接的存储芯片,用于将预先存储的所述FPGA固件传输至所述协议转换接口,以更新所述FPGA。
4.根据权利要求1所述的FPGA更新设备,其特征在于,所述设备还包括:
与所述逻辑运算芯片的协议转换接口连接的USB接口,用于向所述协议转换接口传入所述FPGA固件,以控制所述协议转换接口将传入的FPGA固件以JTAG协议传输至FPGA的配置接口,并更新所述FPGA。
5.根据权利要求1至4任意一项所述的FPGA更新设备,其特征在于,所述控制芯片包括BMC芯片,所述逻辑运算芯片包括CPLD芯片。
6.一种FPGA更新方法,其特征在于,应用于权利要求1至5任意一项所述的FPGA更新设备中的逻辑运算芯片,包括:
通过指令接口接收控制芯片传入的FPGA更新指令;
利用协议转换接口接收基于初始传输协议传入的FPGA固件;
根据所述FPGA更新指令控制协议转换接口将所述FPGA固件以目标传输协议传输至FPGA的配置接口,以更新所述FPGA。
7.根据权利要求6所述的FPGA更新方法,其特征在于,所述利用协议转换接口接收基于初始传输协议传入的FPGA固件,包括:
利用所述协议转换接口接收由所述控制芯片、存储芯片以及USB接口中任意一项或多项器件基于初始传输协议传入的所述FPGA固件。
8.根据权利要求7所述的FPGA更新方法,其特征在于,当利用所述协议转换接口接收由所述控制芯片基于初始传输协议传入的所述FPGA固件时,所述初始传输协议包括QSPI协议,所述目标传输协议包括Avalon-ST协议;
当利用所述协议转换接口接收由所述存储芯片基于初始传输协议传入的所述FPGA固件时,所述初始传输协议包括CFI协议,所述目标传输协议包括Avalon-ST协议;
当利用所述协议转换接口接收由所述USB接口基于初始传输协议传入的所述FPGA固件时,所述初始传输协议包括USB协议,所述目标传输协议包括JTAG协议。
9.根据权利要求7所述的FPGA更新方法,其特征在于,当利用所述协议转换接口接收由所述存储芯片基于初始传输协议传入的所述FPGA固件时,所述方法还包括:
将所述FPGA固件写入所述存储芯片,并通过所述存储芯片读取所述FPGA固件;
判断由所述存储芯片读取到的所述FPGA固件与写入所述存储芯片时的所述FPGA固件是否一致;
如果由所述存储芯片读取到的所述FPGA固件与写入所述存储芯片时的所述FPGA固件一致,则不做处理;
如果由所述存储芯片读取到的所述FPGA固件与写入所述存储芯片时的所述FPGA固件不一致,则执行异常提示。
10.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求6至9任一项所述的FPGA更新方法的步骤。
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