一种适用于VPX架构的GPU刀片装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种适用于VPX架构的GPU刀片装置，属于VPX架构国产化刀片装置技术领域。本发明专利技术实现了国产FT1500A‑16处理器与国产JM7200 GPU的协作适配，该刀片装置既可以进行高性能的逻辑计算，又可以完成2D/3D图形加速处理和高分辨率输出。VIRTEX‑7 FPGA对输入的高速数据流进行预处理，为数据流的分类分流做了充分的准备，大大降低了大数据流直接输入对刀片装置的压力冲击。PCIE3.0 Switch PM8541的配置实现了FT1500A‑16处理器高速高效访问外围，管控调度大数据流的作用。JM7200在整个PCIE交换网络中，作为了一个核心的中枢，既可以作为RC，直接获取经过FPGA预处理后的图形相关数据，进行必要的加速处理，有可以作为FT1500A‑16处理器的EP设备，受FT1500A‑16处理器的管控和调度，负责高分辨率视频输出。

A GPU blade device for VPX architecture

【技术实现步骤摘要】
一种适用于VPX架构的GPU刀片装置
本专利技术属于VPX架构国产化刀片装置
，具体涉及一种适用于VPX架构的GPU刀片装置。
技术介绍
VPX架构作为VME架构的升级和替代，一经推出，就得到了军事、航空航天等高端应用领域的青睐。VPX架构，可以支持高速的互联及串行交换机结构，如SRIO、PCIE等，能够满足最苛刻的计算机模块和数字信号处理模块的要求。与此同时，受欧美国家的技术垄断，国产处理器和国产显卡芯片发展缓慢，特别是国产处理器和国产显卡芯片的协作适配，国内技术还很不成熟。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术要解决的技术问题是：如何解决现有VPX架构下国产处理器和国产GPU协作适配性能不佳的问题，具体来讲就是国产处理器和国产GPU无法完全适配，难以协同处理高速高带宽的数据流的问题。(二)技术方案为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种适用于VPX架构的GPU刀片装置，包括FT1500A-16处理器、JM7200GPU、Virtex-7FPGA、PCIE3.0SwitchPM8541；其中，FT1500A-16处理器用于负责数据流的管控和调度；JM7200用于负责逻辑计算和2D/3D图形显示处理；Virtex-7FPGA用于对输入的高速数据流进行缓存和预处理，然后通过高速PCIE3.0SwitchPM8541进行数据流在FT1500A-16处理器和JM7200之间的交换；JM7200的PCIE接口可拆成两个X8接口，一个作ROOT，直接与Virtex-7FPGA相连，获取需要进行逻辑计算和图形加速的数据，另一个作为FT1500A-16处理器的EP设备，负责FT1500A-16处理器的高清视频显示。优选地，还包括BMC管理芯片，FT1500A-16处理器还用于通过BMC管理芯片进行刀片装置的BMC健康管理。优选地，所述BMC管理芯片为LPC2148。优选地，LPC2148通过两路主从I2C总线与VPX总线相连，通过UART与FT1500A-16处理器相连，受FT1500A-16处理器的管控。优选地，LPC2148还通过I2C总线与一温度传感器和一电压控制器芯片相连，以实现对刀片装置电流、电压、主芯片温度的实时监控。优选地，所述GPU刀片装置可同时处理40G、SRIOX4共2路的数据流。本专利技术还提供了一种所述的装置实现FT1500A-16处理器和JM7200GPU协作适配处理高速高带宽的数据的方法，包括以下步骤:步骤一，PCIE3.0SwitchPM8541下，FT1500A-16处理器作为ROOT，Virtex-7FPGA被设置为EP，JM7200GPU既作CPU的EP，也可被设置为Virtex-7FPGA的ROOT；步骤二，FT1500A-16处理器通过PCIE3.0SwitchPM8541对Virtex-7FPGA进行配置，对输入的40G和SRIOX4，分为两个冗余备份的通道进行处理；步骤三，FT1500A-16处理器通过对Virtex-7FPGA预处理数据的分析，命令JM7200GPU直接取走其中与图形计算和加速相关的数据，该部分数据不再经过PCIE3.0SwitchPM8541；步骤四，JM7200GPU从FT1500A-16处理器取走需要进行图形显示的数据，送外部显示接口；步骤五，FT1500A-16处理器通过LPC2148实时监控数据处理的全过程。优选地，步骤二FT1500A-16处理器对输入的40G和SRIOX4，分为两个冗余备份的通道进行处理时，一个通道是，直接用VIRTEX-7FPGA的PCIE3.0接口处理数据流，前提是先将输入的40G和SRIOX4转换成PCIE3.0的数据包；另一个通道是，用VIRTEX-7FPGA的高速接口GTH直接接收40G和SRIOX4，再进行缓存处理。(三)有益效果本专利技术的装置实现了国产FT1500A-16处理器与国产JM7200GPU的协作适配，该刀片装置既可以进行高性能的逻辑计算，又可以完成2D/3D图形加速处理和高分辨率输出。VIRTEX-7FPGA对输入的高速数据流进行预处理，为数据流的分类分流做了充分的准备，大大降低了大数据流直接输入对刀片装置的压力冲击。PCIE3.0SwitchPM8541的配置实现了FT1500A-16处理器高速高效访问外围，管控调度大数据流的作用。JM7200在整个PCIE交换网络中，作为了一个核心的中枢，既可以作为RC，直接获取经过FPGA预处理后的图形相关数据，进行必要的加速处理，有可以作为FT1500A-16处理器的EP设备，受FT1500A-16处理器的管控和调度，负责高分辨率视频输出。这样的处理，既简化了数据流传输的路径，降低了数据延迟，又对数据流进行了分类分流，提高了数据在FT1500A-16处理器和JM7200之间流转的效率，系统总带宽可以达到100G以上。通过BMC管理芯片LPC2148可以实现刀片装置的故障上报、开机自检、运行状态自检功能，可以向用户软件输出电流、电压、主芯片温度、操作系统及版本、固件版本等信息的软件接口。附图说明图1为本专利技术实施例的方法所基于的GPU刀片装置原理框图；图2为本专利技术实施例的方法所基于的PCIE3.0Switch原理框图；图3为本专利技术实施例的方法所基于的VIRTEX-7FPGA数据流预处理原理框图；图4为本专利技术实施例的方法所基于的BMC模块原理框图；图5为本专利技术实施例的FT1500A-16处理器和JM7200GPU协作适配处理高速高带宽的数据逻辑流程图。具体实施方式为使本专利技术的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。结合图1所示的GPU刀片装置原理框图、图2所示的PCIE3.0Switch原理框图、图3所示的VIRTEX-7FPGA数据流预处理原理框图、图4所示的BMC模块原理框图以及图5所示的数据处理逻辑流程图，下面对本专利技术方法作进一步描述。如图1所示，该装置的高性能CPU刀片装置采用CPU+GPU+FPGA的架构，包括国产FT1500A-16处理器CPU、国产JM7200GPU、Virtex-7(XT/HT系列)FPGA、PCIE3.0SwitchPM8541和BMC管理芯片；其中，FT1500A-16用于负责大数据流的管控和调度；JM7200用于负责逻辑计算和2D/3D图形显示处理；Virtex-7(XT/HT系列)FPGA用于对输入的高速数据流进行缓存和预处理，然后通过高速PCIE3.0SwitchPM8541进行数据流在FT1500A-16和JM7200之间的交换；JM7200的PCIE接口可以拆成两个X8接口，一个作ROOT，直接与Virtex-7FPGA相连，获取需要进行逻辑计算和图形加速的数据，另一个作为FT1500A-16的EP设备，负责处理器的高清视频显示；FT1500A-16处理器还通过BMC管本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于VPX架构的GPU刀片装置，其特征在于，包括FT1500A-16处理器、JM7200GPU、Virtex-7 FPGA、PCIE3.0 Switch PM8541；其中，FT1500A-16处理器用于负责数据流的管控和调度；JM7200用于负责逻辑计算和2D/3D图形显示处理；Virtex-7FPGA用于对输入的高速数据流进行缓存和预处理，然后通过高速PCIE3.0 Switch PM8541进行数据流在FT1500A-16处理器和JM7200之间的交换；JM7200的PCIE接口可拆成两个X8接口，一个作ROOT，直接与Virtex-7 FPGA相连，获取需要进行逻辑计算和图形加速的数据，另一个作为FT1500A-16处理器的EP设备，负责FT1500A-16处理器的高清视频显示。/n

【技术特征摘要】
1.一种适用于VPX架构的GPU刀片装置，其特征在于，包括FT1500A-16处理器、JM7200GPU、Virtex-7FPGA、PCIE3.0SwitchPM8541；其中，FT1500A-16处理器用于负责数据流的管控和调度；JM7200用于负责逻辑计算和2D/3D图形显示处理；Virtex-7FPGA用于对输入的高速数据流进行缓存和预处理，然后通过高速PCIE3.0SwitchPM8541进行数据流在FT1500A-16处理器和JM7200之间的交换；JM7200的PCIE接口可拆成两个X8接口，一个作ROOT，直接与Virtex-7FPGA相连，获取需要进行逻辑计算和图形加速的数据，另一个作为FT1500A-16处理器的EP设备，负责FT1500A-16处理器的高清视频显示。


2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括BMC管理芯片，FT1500A-16处理器还用于通过BMC管理芯片进行刀片装置的BMC健康管理。


3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述BMC管理芯片为LPC2148。


4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，LPC2148通过两路主从I2C总线与VPX总线相连，通过UART与FT1500A-16处理器相连，受FT1500A-16处理器的管控。


5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，LPC2148还通过I2C总线与一温度传感器和一电压控制器芯片相连，以实现对刀片装置电流、电压、主芯片温度的实时监控。


6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述GPU刀片...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏凯，
申请(专利权)人：天津津航计算技术研究所，
类型：发明
国别省市：天津;12