FPGA设备、基于FPGA设备的云系统技术方案

本发明专利技术公开了一种FPGA设备、基于FPGA设备的云系统。其中，该方法包括：管理逻辑单元和用户逻辑单元,其中，管理逻辑单元包括高速计算机串行总线标准PCIe模块，PCIe模块包括第一物理功能单元和第二物理功能单元；第一物理功能单元，用于接收第二物理功能单元发起的用户逻辑加载请求，用户逻辑加载请求携带用户逻辑标识；根据用户逻辑标识，获取用户逻辑文件；通过PCIe配置通道将用户逻辑文件烧写至用户逻辑单元。本发明专利技术解决了现有的FPGA在进行远程配置或者调试时需要连接JTAG电缆，导致无法部署在云端的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
FPGA设备、基于FPGA设备的云系统
本专利技术涉及云计算领域，具体而言，涉及一种FPGA设备、基于FPGA设备的云系统。
技术介绍
随着互联网规模和数据量迅速增长，云计算已经变得不可或缺。从功耗和计算能力角度考虑，传统的基于CPU的云计算硬件难以满足目前日益增长的计算需求，GPU和FPGA成为计算能力加速的理想选择，相比GPU在计算能力方面的优势，FPGA则更加灵活，且具有更低的功耗和更高的计算性能，例如，开发定制算法的加速器(SIMD、MIMD等类型的加速器)，FPGA已经成为极具潜力的云端计算加速硬件。但是，由于现有的FPGA在进行远程配置或者调试时需要连接JTAG(JointTestActionGroup，联合测试行为组织)电缆，不适用于云端部署。针对上述现有的FPGA无法实现物理功能的安全隔离，导致计算性能较低的技术问题，目前尚未提出有效的解决方案。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种FPGA设备、基于FPGA设备的云系统，以至少解决现有的FPGA在进行远程配置或者调试时需要连接JTAG电缆，导致无法部署在云端的技术问题。根据本专利技术实施例的一个方面，提供了一种FPGA设备，包括：管理逻辑单元和用户逻辑单元,其中，上述管理逻辑单元包括高速计算机串行总线标准PCIe模块，上述PCIe模块包括第一物理设备物理功能单元和第二物理功能单元；上述第一物理功能单元，用于接收第二物理功能单元发起的用户逻辑加载请求，上述用户逻辑加载请求携带用户逻辑标识；根据上述用户逻辑标识，获取用户逻辑文件；通过PCIe配置通道将上述用户逻辑文件烧写至上述用户逻辑单元。根据本专利技术实施例的另一方面，还提供了一种基于FPGA设备的云系统，包括：主机；以及具有上述任意特征的FPGA设备。在本专利技术实施例中，采用将FPGA设备的管理逻辑单元中设置PCIe模块，并将PCIe模块分割为不同权限的物理功能单元的方式，通过设置管理逻辑单元和用户逻辑单元,其中，上述管理逻辑单元包括PCIe模块，上述PCIe模块包括第一物理功能单元和第二物理功能单元；上述第一物理功能单元，用于接收第二物理功能单元发起的用户逻辑加载请求，上述用户逻辑加载请求携带用户逻辑标识；根据上述用户逻辑标识，获取用户逻辑文件；通过PCIe配置通道将上述用户逻辑文件烧写至上述用户逻辑单元，达到了无需连接JTAG电缆即可与主机进行通信以实现远程配置的目的，从而实现了提高FPGA的性能的技术效果，进而解决了现有的FPGA在进行远程配置或者调试时需要连接JTAG电缆，导致无法部署在云端的技术问题。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1是根据本申请实施例的一种FPGA设备的结构示意图；图2是根据本申请实施例的一种FPGA设备的动态重配置的流程示意图；图3是根据本申请实施例的一种可选的FPGA设备的结构示意图；图4是根据本申请实施例的一种可选的FPGA设备中的共享寄存器与PF连接的结构示意图；图5是根据本申请实施例的一种可选的用户逻辑加载流程示意图；以及图6是根据本申请实施例的一种基于FPGA设备的云系统的结构示意图。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都应当属于本专利技术保护的范围。需要说明的是，本专利技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本专利技术的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。首先，在对本申请实施例进行描述的过程中出现的部分名词或术语适用于如下解释：现场可编程门阵列(Field－ProgrammableGateArray)：即FPGA。专用集成电路(ApplicationSpecificIntegratedCircuit)：即ASIC。高速串行计算机扩展总线标准(PeripheralComponentInterconnectExpress)：即PCIe。国际标准测试协议(JointTestActionGroup)：即JTAG，主要应用于电路的边界扫描测试和可编程芯片的在线系统编程。直接内存存取接口(DirectMemoryAccess):即DMA。实施例1根据本专利技术实施例，还提供了一种FPGA设备实施例，需要说明的是，在描述本申请的各实施方式的进一步细节之前，将参考图1来描述可用于实现本申请原理的一个合适的FPGA设备。图1是根据本申请实施例的一种FPGA设备的结构示意图，出于描述的目的，所绘结构仅为合适环境的一个示例，并非对本申请的使用范围或功能提出任何局限。也不应将该FPGA设备，解释为对图1所示的任一组件或其组合具有任何依赖或需求。FPGA作为ASIC领域中的一种半定制电路，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路书有限的缺点。并且，FPGA的用途十分广泛，可以用于航天、航空、电子、通信、雷达等国防领域，也可以用于超声波检测仪、CT扫描仪器等医疗设备，消费电子、汽车电子、机器人、数据挖掘等领域，并且随着机器人、无人机、大数据、物联网、无人驾驶、5G通信的兴起，FPGA的市场前景会越来越广阔，且市场前景会保持稳定增长状态。为满足市场的需求，促进FPGA的高速发展，亟待解决现有的FPGA无法部署在云端的问题。需要说明的是，本申请实施例所提供的FPGA设备，除可以实现基本的数据传输功能，还可以实现远程调试、远程升级、异常处理、硬件监控等辅助功能，符合云端FPGA的使用环境，进而可以提供可靠、稳定、易用、安全的FPGA加速云服务。具体的，图1示出了一种FPGA设备的结构示意图，如图1所示，该FPGA设备1包括：管理逻辑单元10和用户逻辑单元12,其中，上述管理逻辑单元10包括高速计算机串行总线标准PCIe模块101，包括第一PF(PhysicalFunction，物理功能单元)1010和第二PF1012；上述第一PF1010，用于接收第二PF1012发起的用户逻辑加载请求，上述用户逻辑加载请求携带用户逻辑标识；根据上述用户逻辑标识，获取用户逻辑文件；通过PCIe配置通道将上述用户逻辑文件烧写至上述用户逻辑单元。本申请所提供的FPGA设备，通过设置PCIe模块，适用于搭建云端部署的FPGA云服务器架构，进而可以实现远程调试、远程升级、异常处理、硬件监控等功能。可选的，上述FPGA设备上的硬件逻辑可以分为两部分：管理逻辑单元和用户逻辑单元。需要说明的是，上述管理逻辑单元可以由FPGA服务器侧提供(例如本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种FPGA设备，其特征在于，包括管理逻辑单元和用户逻辑单元,其中，所述管理逻辑单元包括PCIe模块，所述PCIe模块包括第一物理功能单元和第二物理功能单元；所述第一物理功能单元，用于接收第二物理功能单元发起的用户逻辑加载请求，所述用户逻辑加载请求携带用户逻辑标识；根据所述用户逻辑标识，获取用户逻辑文件；通过PCIe配置通道将所述用户逻辑文件烧写至所述用户逻辑单元。

【技术特征摘要】
1.一种FPGA设备，其特征在于，包括管理逻辑单元和用户逻辑单元,其中，所述管理逻辑单元包括PCIe模块，所述PCIe模块包括第一物理功能单元和第二物理功能单元；所述第一物理功能单元，用于接收第二物理功能单元发起的用户逻辑加载请求，所述用户逻辑加载请求携带用户逻辑标识；根据所述用户逻辑标识，获取用户逻辑文件；通过PCIe配置通道将所述用户逻辑文件烧写至所述用户逻辑单元。2.根据权利要求1所述的FPGA设备，其特征在于，所述管理逻辑单元还包括存储介质控制模块；其中，所述第一物理功能单元,还用于接收服务侧发送的升级请求；根据所述升级请求，通过PCIe接口从主机获取升级文件；所述存储介质控制模块，与所述第一物理功能单元连接，用于根据所述升级文件升级存储介质。3.根据权利要求1所述的FPGA设备，其特征在于，还包括共享寄存器；其中，所述第二物理功能单元，还用于通过所述共享寄存器上报异常信息；所述第一物理功能单元，还用于从所述共享寄存器中获取所述异常信息，并执行所述异常信息对应的操作。4.根据权利要求1所述的FPGA设备，其特征在于，所述用户逻辑单元包括直接存取接口；其中，所述第二物理功能单元，还用于通过所述直接存取接口与所述用户逻辑单元进行数据交互。5.根据权利要求1所述的FPGA设备，其特征在于，所述管理逻辑单元还包括虚拟JTAG模块；其中，所述第二物理功能单元，用于获取用户逻辑单元的调试数据；所述虚拟JTAG模块，与所述第二物理功能单元连接，用于通过PCIe接口将所述调试数据进行调试。6.根据权利要求1所述的FPGA设备...

【专利技术属性】
技术研发人员：龙欣，张军，赵永科，
申请(专利权)人：阿里巴巴集团控股有限公司，
类型：发明
国别省市：开曼群岛,KY