一种GPU板卡和应用该板卡的VPX信号处理机箱制造技术

一种面向VPX的GPU板卡以及采用该板卡的VPX信号处理机箱，该板卡包括：PCIE to SRIO转换模块，GPU模块，以太网交换模块，以及VPX连接器。本发明专利技术能够满足高性能的数据传输、处理需求，同时具有加固、小型化、环境适应性好的优点，特别适应于对尺寸、功耗、环境适应性与加固型指标要求较高，且需要实现高性能并行信息处理的应用场景。

【技术实现步骤摘要】
一种GPU板卡和应用该板卡的VPX信号处理机箱
本专利技术涉及一种GPU板卡，特别是一种面向VPX架构的GPU板卡及应用该板卡的VPX信号处理机箱。
技术介绍
在蓬勃发展的声纳、雷达及电子对抗等领域，信号处理设备通常由若干功能模块集成在VPX加固机箱内，包括计算模块、SRIO交换模块、ETH交换模块等，通过VPX背板的SRIO串行总线实现内部的高速数据交换。而信号处理的常用手段目前主要分为两类：一类为以CPU为代表的处理平台，另一类为基于DSP和FPGA等大规模集成电路芯片的阵列信号处理平台。前者耗时严重，实时性差；后者虽然能够完成实时信号处理，但也具有开发周期长、板卡众多和成本高等诸多缺点。
技术实现思路
本公开提供一种面向VPX结构的GPU板卡以及采用该板卡的VPX信号处理机箱，其能够实现一种在计算实时性、成本、结构、开发难度等方面的综合性能较为优化的VPX信号处理设备。本公开的一方面提供一种GPU板卡，包括：PCIEtoSRIO转换模块，GPU模块，以太网交换模块，以及VPX连接器，其中：PCIEtoSRIO转换模块与外部的SRIO总线相连，将外部输入的SRIO数据转换成PCIE数据，输出至GPU模块；以太网交换模块用于提供板卡与外部以太网之间的通信接口；VPX连接器用于插入VPX机箱背板负载槽内的VPX连接器。优选地，PCIEtoSRIO转换模块采用Tsi721芯片，Tsi721芯片的PCIe接口与GPU模块连接，SRIO接口与外部的SRIO总线连接。优选地，上述GPU模块为JetsonTX2GPU模块。优选地，板卡上包括一路或两路并行GPU模块，以及与每个GPU模块匹配的PCIEtoSRIO转换模块。优选地，板卡包含两路GPU模块时，以太网交换模块提供该两路GPU模块之间的通信。优选地，还包括边界扫描模块、IPMI模块、以及前向I/O接口中的一种或几种，其中：边界扫描模块用于对PCIEtoSRIO转换模块和GPU模块进行符合IEEE1149.1规范的JTAG边界扫描测试；IPMI模块通过IPMB总线对板卡的温度、电压、电流等参数进行监控，并支持过温、过压、过流保护；前向I/O接口用于提供板卡与外部调试设备、状态监控设备等的接口。本公开的另一方面提供一种采用该GPU板卡的VPX信号处理机箱，包括：电源槽、SRIO交换槽、网络交换槽和负载槽，其中：电源槽内装设有电源模块，用于为机箱内各模块供电；SRIO交换槽内设有SRIO交换模块，用于机箱内SRIO总线间的数据交换；网络交换槽内设有以太网交换模块，用于提供机箱内千兆以太网的数据交换以及对外的万兆以太网接口；负载槽内设有通用计算模块或上述GPU板卡，GPU板卡为通用计算模块提供加速计算服务；每个负载槽引出2路4xSRIO高速数据链路到SRIO交换槽。优选地，上述通用计算模块为DSP模块或CPU模块。本公开充分利用近年来GPU在浮点运算、并行计算等方面表现出的潜力以及GPU开发难度的降低，提供了一种面向VPX架构、将VPX机箱内采用的SRIO总线接口转GPU使用的PCIE接口的GPU板卡，从而成功将GPU加入现有的VPX信号处理设备内，将VPX架构和GPU并行计算优势结合起来，改善现有VPX信号处理设备的性能。与现有技术相比，本公开的有益效果是：能够满足高性能的数据传输、处理需求，同时具有加固、小型化、环境适应性好的优点，特别适应于声纳、雷达、电子对抗等对尺寸、功耗、环境适应性与加固型指标要求较高，且需要实现高性能并行信息处理的应用场景，具有较高的实际应用价值。附图说明通过结合附图对本公开示例性实施例进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施例方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。图1为示例性实施例的GPU板卡的信号流向示意图；图2为示例性实施例的GPU板卡的具体结构图；图3为示例性实施例的GPU板卡中的Tsi721芯片的结构示意图；图4为示例性实施例的应用上述GPU板卡的VPX信号处理机箱的拓扑示意图。具体实施方式下面将参照附图更详细地描述本公开的优选实施例。虽然附图中显示了本公开的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。如图1和图2所示，本公开示例性实施例中的GPU板卡上包括：GPU模块、PCIE转SRIO芯片、以太网交换模块、以及VPX总线连接器，其中：PCIEtoSRIO转换模块与外部的SRIO总线相连，将输入的SRIO数据转换成PCIE数据，输出至GPU模块；以太网交换模块用于提供板卡与外部以太网之间的通信接口；VPX总线连接器作为板卡的后向接口，用于板卡与VPX机箱背板的连接。作为优选方案，本实施例中，GPU模块采用了JetsonTX2模块，PCIE转SRIO芯片采用了Tsi721芯片，其中：JetsonTX2模块是一台超高性能、低功耗的超级计算机模块，典型功耗仅有7.5W，尺寸仅有信用卡大小，集成256核NVIDAPascalGPU和一个6核64位的ARMv8处理器，拥有8GBLPDDR4128位内存，其性能表现超过了IntelXeon服务器级CPU；Tsi721是专用的SRIO、PCIE转换芯片，如图3所示，它包含PCIe接口、SRIO接口、消息引擎、映射引擎以及块DMA引擎等几个主要功能模块，其中通过PCIe接口与GPU模块连接，经SRIO接口与SRIO网络连接；消息引擎实现PCIe接口与SRIO接口之间的消息通信，包含8路OutboundMessageDMA通道和8路InboundMessageDMA通道；映射引擎实现PCIe接口到SRIO接口地址转换(PC2SR)和SRIO接口到PCIe接口地址转换(SR2PC)；块DMA引擎实现DMA方式发起数据包或维护包的读写访问；8个DMA通道中的每个通道均以链式描述符的方式工作，用于主控发起RapidIO读写操作。作为优选方案，本实施例中GPU板卡上的以太网交换芯片采用了千兆网络交换芯片ETHswitch，该交换芯片经端口物理层芯片PHY连接以太网口，图中的PHY1、PHY2功能相同，只是所含port数不一样，均挂在同一switch上，PHY1有2个port，连到VPX接插件P4上，PHY2有4个port，连接板内及前向调试网口。作为优选方案，本实施例中的GPU板卡上放置了2路并行的GPU模块，每个GPU模块都有与之匹配的PCIE转SRIO芯片，可分别对来自VPX连接器的2路SRIO数据进行加速运算。作为优选方案，该2块GPU模块之间通过ETHswitch芯片实现互联。作为优选方案，本实施例中的GPU板卡还包含基板管理控制器BMC，用于实现IPMI功能：BMC根据上位机的命令，采集并通过IPMB总线(即板卡所插的VPX机箱背板上的I2C总线)，将板卡的温度、电压、电流等参数传送至上位机，从而实现对板卡物理状态的监控，并支持过温、过压、过流保护。作为优选方案，本实施例中的GPU板卡还包括多种I/O接口及其接口芯片，其中前向接口包括RJ45、串口等，便于对板卡的调试及状态的监控。本实施例中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种GPU板卡，其特征在于，包括：PCIE to SRIO转换模块，GPU模块，以太网交换模块，以及VPX连接器，其中：所述PCIE to SRIO转换模块与外部的SRIO总线相连，将外部输入的SRIO数据转换成PCIE数据，输出至所述GPU模块；所述以太网交换模块用于提供所述板卡与外部以太网之间的通信接口；所述VPX连接器用于插入VPX机箱背板负载槽内的VPX连接器。

【技术特征摘要】
1.一种GPU板卡，其特征在于，包括：PCIEtoSRIO转换模块，GPU模块，以太网交换模块，以及VPX连接器，其中：所述PCIEtoSRIO转换模块与外部的SRIO总线相连，将外部输入的SRIO数据转换成PCIE数据，输出至所述GPU模块；所述以太网交换模块用于提供所述板卡与外部以太网之间的通信接口；所述VPX连接器用于插入VPX机箱背板负载槽内的VPX连接器。2.根据权利要求1所述的GPU板卡，其特征在于，所述PCIEtoSRIO转换模块采用Tsi721芯片，所述Tsi721芯片的PCIe接口与所述GPU模块连接，SRIO接口与外部的SRIO总线连接。3.根据权利要求1所述的GPU板卡，其特征在于，所述GPU模块为JetsonTX2GPU模块。4.根据权利要求1所述的GPU板卡，其特征在于，包括一路或两路并行GPU模块，以及与每个GPU模块匹配的PCIEtoSRIO转换模块。5.根据权利要求4所述的GPU板卡，其特征在于，所述板卡包含两路GPU模块时，所述以太网交换模块提供该两路GPU模块之间的通信。6.根据权利要求1所述的GPU板卡，其特征在于，还包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：程彩，
申请(专利权)人：北京中科海讯数字科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11