CN208172789U - 一种基于ft1500a具有异构加速功能的vpx主板 - Google Patents
一种基于ft1500a具有异构加速功能的vpx主板 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种基于FT1500A具有异构加速功能的VPX主板，属于计算机技术领域，一种基于FT1500A具有异构加速功能的VPX主板，其特征在于包括CPU芯片、FPGA、BMC芯片和外围设备，所述CPU芯片为FT1500A，FT1500A分别连接FPGA、BMC芯片和外围设备；所述FPGA设置有异构计算卡；所述BMC芯片设置有KVM OVER IP；BMC芯片连接主板上的各计算板卡，用于对整个板间交换系统的检测；BMC芯片连接主板各个接口；该主板接口均采用VPX接口。本实用新型利用FPGA的可重构性和可编程性，加入FPGA异构计算单元，并实现了板卡的混插，提高板卡兼容性。
Description
技术领域
本实用新型涉及计算机技术领域，具体地说是一种基于FT1500A具有异构加速功能的VPX主板。
背景技术
近年来，随着云计算、大数据、物联网、人工智能等新应用的蓬勃发展，CPUU也逐渐的升级到了“CPU+”时代，CPU与GPU等其他处理器的深度融合（异构计算）已成为未来计算机行业的发展趋势。当传统的CPU不满足目前的行业应用场合，这种异构计算就显得十分必要了。
发明内容
本实用新型的技术任务是针对以上不足之处，提供一种基于FT1500A具有异构加速功能的VPX主板，利用FPGA的可重构性和可编程性，加入FPGA异构计算单元，提升计算能力，并实现了板卡的混插，提高板卡兼容性。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种基于FT1500A具有异构加速功能的VPX主板，包括CPU芯片、FPGA、BMC芯片和外围设备，所述CPU芯片为FT1500A，FT1500A分别连接FPGA、BMC芯片和外围设备；
所述FPGA设置有异构计算卡；
所述BMC芯片设置有KVM OVER IP； BMC芯片连接主板上的各计算板卡，用于对整个板间交换系统的检测；BMC芯片连接主板各个接口；
该主板接口均采用VPX接口。
FT1500A是国产64位通用处理器，兼容ARM V8指令集，采用28nm工艺流片。在性能上较上一代提高了4至10倍可以达到intel同类处理器5年前的水平。
FPGA的异构计算在现有技术中已有研究，FPGA提供异构加速功能，通过CPU在集群环境下的自适应负载均衡及匹配，系统内部各模块的计算任务动态分配调度，服务器节点内部CPU与FPGA异构计算卡之间的高效协同，实现支持并行处理和流水处理的加速模式的异构架构，大大提升板卡的计算能力。在处理器的性能上，目前国内处理器与国外处理器还存在比较明显的差距，为了实现国产化的目标并满足对计算能力的需求，加入异构计算单元即可快速提升计算能力。
在多板卡通过背板组成一个整体计算系统的应用中，不光对板内板卡的各种健康信息需要监视，对板间板卡系统间的健康信息也需要监视，以防止整个计算系统出现问题，所以BMC芯片在这种系统下的应用也越来越广。KVM OVER IP即带有远程管理功能的KVM切换器，KVM是键盘、显示器、鼠标(Keyboard、Video、Mouse)的缩写，就是一组键盘、显示器和鼠标，控制多台计算机。BMC芯片设置KVM OVER IP向用户实时报告当前的板卡以及系统之间的健康信息，方便用户实施操作。
随着硬件设计的模块化、集成化越来越高，市场对板卡的兼容性要求也就越来越高，通过板卡接口的兼容性设计，可以大大提高未来应用的产品的板卡兼容性，降低了研发成本，提高了研发效率。
优选的，CPU芯片通过BUS总线连接外围设备。
优选的，FT1500A通过PCIE X8与FPGA互联。
优选的，FT1500A通过LPC跟BMC芯片互联。LPC总线是基于 Intel 标准的 33 MHz4 bit 并行总线协议，代替以前的 ISA 总线协议，两者性能相似。
优选的，所述BMC芯片包括功能计算单元、网络传输单元和交换单元，功能计算单元对应连接主板上各计算板卡，交换单元通过背板连接各功能计算单元，各功能计算单元分别连接其显示器、键盘和鼠标，网络传输单元连接用户终端设备。
一般BMC管理的设计从上到下可分为四个层次：引导层、内核层、支撑层和用户层。该板卡的管理软件设计主要集中在用户层和支撑层。支持监测板内电压、温度等健康信息。在计算板卡各板间的互联之中，额外提供对整个板间交换系统的监测功能。各功能计算单元将其显示器（VGA）、键盘（Keyboard）、鼠标（Mouse）等模拟信号转换为数字信号，并将其压缩成一个IP包后通过网络传输。经过背板转接到交换单元，经过网络汇总选择，实现功能单元的选择和切换，通过网络传输到用户端，用户终端收到来自管理对象的IP包后，将其解码并重新组合成原来的数字信号，转换成模拟信号，传至用户终端的屏幕上，实现远程显示和控制。
管理员通过用户终端屏幕看到管理对象的当前信息状态后，用本地的键盘和鼠标发出一系列的操作或控制命令，用户终端将这些命令组合并加密成IP包，经过网络传送到交换单元。交换单元识别切换到相应功能单元通道上，通过网络途径背板把IP包传输到相应的功能计算单元，计算单元把IP包解包，转换成模拟信号并传送到管理对象，从而实现对管理对象的操作和管理。
进一步的，BMC芯片还包括错误告警单元，错误告警单元设置有LED指示灯，LED指示灯设置于用户终端设备。关键信息如电源信息有LED指示灯闪烁显示。
VPX接口按照规范设计，能为之后的板卡混插的实现提供物理基础。具体实现：板卡到VPX电源接口点位定义保持一致；板卡到VPX信号接口点位兼容；通过板卡内部BMC(SMC)芯片识别到所在槽位的板卡类别，兼容其他类型板卡，统一采用SMBUS接口器件去控制开关机和健康信息的提取，实现本板卡与其他板卡的混插兼容功能。
本实用新型的一种基于FT1500A具有异构加速功能的VPX主板和现有技术相比，具有以下有益效果：
该主板接口采用VPX接口，通过兼容性设计，可实现VPX板卡的混插；通过BMC芯片对板内系统进行监视，并预留对之后扩展和增加板卡之后的板间交换系统进行监视。
本实用新型通过CPU+FPGA协同工作，大幅度提高主板的计算能力，满足国内市场对数据处理平台的性能越来越严苛的要求。并通过混插设计，满足未来计算领域各功能板卡兼容的要求。
附图说明
图1是本实用新型基于FT1500A具有异构加速功能的VPX主板结构示意图。
图中，Vpx：P0电源口，P1-P6信号口。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本实用新型作进一步说明。
一种基于FT1500A具有异构加速功能的VPX主板，包括CPU芯片、FPGA、BMC芯片和外围设备，所述CPU芯片为FT1500A，FT1500A是国产64位通用处理器，兼容ARM V8指令集，采用28nm工艺流片。FT1500A分别连接FPGA、BMC芯片和外围设备。其中，FT1500A通过BUS总线连接外围设备；FT1500A通过PCIE X8与FPGA互联； FT1500A通过LPC跟BMC芯片互联。
所述FPGA设置有异构计算卡。FPGA的异构计算在现有技术中已有研究，FPGA提供异构加速功能，通过CPU在集群环境下的自适应负载均衡及匹配，系统内部各模块的计算任务动态分配调度，服务器节点内部CPU与FPGA异构计算卡之间的高效协同，实现支持并行处理和流水处理的加速模式的异构架构，大大提升板卡的计算能力。软件层面上采用OpenCL作为FPGA异构计算卡的软件开发平台的编程框架，实现核心程序以及定义和控制各种平台的应用程序接口（API），解决异构资源的有效访问、调度问题，满足异构加速架构的易用性、通用性需求。硬件驱动层的开发工作包括基于国产操作系统的PCI-Express驱动开发和FPGA驱动开发。支撑环境层的开发工作包括OpenCL编程框架在国产操作系统的移植和适配，以及根据国产操作系统的特性对OpenCL框架的扩展与改造。
所述BMC芯片设置有KVM OVER IP，向用户实时报告当前的板卡以及系统之间的健康信息，方便用户实施操作。KVM OVER IP即带有远程管理功能的KVM切换器，KVM是键盘、显示器、鼠标(Keyboard、Video、Mouse)的缩写，就是一组键盘、显示器和鼠标，控制多台计算机。
BMC芯片连接主板上的各计算板卡，用于对整个板间交换系统的检测。在多板卡通过背板组成一个整体计算系统的应用中，不光对板内板卡的各种健康信息进行监视，对板间板卡系统间的健康信息也进行监视，防止整个计算系统出现问题。
所述BMC芯片包括功能计算单元、网络传输单元和交换单元，功能计算单元对应连接主板上各计算板卡，交换单元通过背板连接各功能计算单元，各功能计算单元分别连接其显示器、键盘和鼠标，网络传输单元连接用户终端设备。
在一般BMC管理的设计从上到下可分为四个层次：引导层、内核层、支撑层和用户层。该板卡的管理软件设计主要集中在用户层和支撑层。支持监测板内电压、温度等健康信息。在计算板卡各板间的互联之中，额外提供对整个板间交换系统的监测功能。各功能计算单元将其显示器（VGA）、键盘（Keyboard）、鼠标（Mouse）等模拟信号转换为数字信号，并将其压缩成一个IP包后通过网络传输。经过背板转接到交换单元，经过网络汇总选择，实现功能单元的选择和切换，通过网络传输到用户端，用户终端收到来自管理对象的IP包后，将其解码并重新组合成原来的数字信号，转换成模拟信号，传至用户终端的屏幕上，实现远程显示和控制。
管理员通过用户终端屏幕看到管理对象的当前信息状态后，用本地的键盘和鼠标发出一系列的操作或控制命令，用户终端将这些命令组合并加密成IP包，经过网络传送到交换单元。交换单元识别切换到相应功能单元通道上，通过网络途径背板把IP包传输到相应的功能计算单元，计算单元把IP包解包，转换成模拟信号并传送到管理对象，从而实现对管理对象的操作和管理。
BMC芯片还包括错误告警单元，错误告警单元设置有LED指示灯，LED指示灯设置于用户终端设备。错误信息处理告警支撑基于SMTP的邮件发送，可指定收取告警信息的邮箱和地址；同时列表中有高亮警告；关键信息如电源信息有LED指示灯闪烁显示。BMC芯片连接主板各个接口。该主板接口均采用VPX接口。随着硬件设计的模块化、集成化越来越高，市场对板卡的兼容性要求也就越来越高，通过板卡接口的兼容性设计，可以大大提高未来应用的产品的板卡兼容性，降低了研发成本，提高了研发效率。
VPX接口按照规范设计，能为之后的板卡混插的实现提供物理基础。具体实现：板卡到VPX电源接口点位定义保持一致；板卡到VPX信号接口点位兼容；通过板卡内部BMC(SMC)芯片识别到所在槽位的板卡类别，兼容其他类型板卡，统一采用SMBUS接口器件去控制开关机和健康信息的提取，实现本板卡与其他板卡的混插兼容功能。
通过上面具体实施方式，所述技术领域的技术人员可容易的实现本实用新型。但是应当理解，本实用新型并不限于上述的具体实施方式。在公开的实施方式的基础上，所述技术领域的技术人员可任意组合不同的技术特征，从而实现不同的技术方案。
除说明书所述的技术特征外，均为本专业技术人员的已知技术。
Claims (6)
1.一种基于FT1500A具有异构加速功能的VPX主板，其特征在于包括CPU芯片、FPGA、BMC芯片和外围设备，所述CPU芯片为FT1500A，FT1500A分别连接FPGA、BMC芯片和外围设备；
所述FPGA设置有异构计算卡；
所述BMC芯片设置有KVM OVER IP； BMC芯片连接主板上的各计算板卡，用于对整个板间交换系统的检测；BMC芯片连接主板各个接口；
该主板接口均采用VPX接口。
2.根据权利要求1所述的一种基于FT1500A具有异构加速功能的VPX主板，其特征在于CPU芯片通过BUS连接外围设备。
3.根据权利要求1所述的一种基于FT1500A具有异构加速功能的VPX主板，其特征在于FT1500A通过PCIE X8与FPGA互联。
4.根据权利要求1所述的一种基于FT1500A具有异构加速功能的VPX主板，其特征在于FT1500A通过LPC跟BMC芯片互联。
5.根据权利要求1所述的一种基于FT1500A具有异构加速功能的VPX主板，其特征在于所述BMC芯片包括功能计算单元、网络传输单元和交换单元，功能计算单元对应连接主板上各计算板卡，交换单元通过背板连接各功能计算单元，各功能计算单元分别连接其显示器、键盘和鼠标，网络传输单元连接用户终端设备。
6.根据权利要求5所述的一种基于FT1500A具有异构加速功能的VPX主板，其特征在于BMC芯片还包括错误告警单元，错误告警单元设置有LED指示灯，LED指示灯设置于用户终端设备。
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| CN110704118A (zh) * | 2019-09-30 | 2020-01-17 | 北京小鸟科技股份有限公司 | 基于vpx架构的多路kvm编码卡 |
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2018
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