计算加速系统技术方案

本申请提供了计算加速系统，包括第一设备和/或第二设备，以及处理器，其中，处理器向第一设备或第二设备发送第一请求，第一请求携带第一数据的特征，第一请求指示进行距离计算；响应于第一请求，第一设备或第二设备对第一数据的特征和预存的N个特征进行距离计算，获取N个特征中与第一数据的特征距离最近的M个特征，并向处理器返回M个特征。在处理器的计算能力受限时，在不增加其它设备的前提下，利用系统中已有的、处理器之外的第一设备或第二设备的剩余计算能力进行特征的距离计算，不仅提高系统的计算能力，还使得处理器可以执行其它任务。从而解决现有技术中大型存储系统的实现难度高及成本高的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
计算加速系统
本申请涉及存储技术，特别地，涉及计算加速系统。
技术介绍
随着技术的更新换代，作为一种存储量大且高速的存储方式，固态硬盘已经进入了人们生活的各个方面。比如，作为人们个人电脑中的存储设备、作为大型数据库的存储设备等。相对于传统的机械硬盘等存储方式，固态硬盘具备高速读写特性，在一些针对读写速度有很高要求的应用中，固态硬盘也是首选的存储设备。例如，在安防监控系统中，不仅需要存储海量的数据，也还需实现快速调取数据，固态硬盘就能满足这类系统的所有需求。又如，大型数据库也有存储数据量巨大且读取速度快的需求。但是，在存储的数据量很大时，如何在存储设备中快速的找到所需的数据也是一个重要的需求。对于安防监控系统之类的存放图像或视频的系统，一般会采用GPU(GraphicsProcessingUnit，图像处理器)来实现快速的图像对比等功能，但由于高性能的GPU的价格昂贵也会带来成本过高的问题。而对于存放非图像数据格式的系统，现有技术通常采用复杂的算法来管理存储的数据，例如，机器学习、深度学习等。因此，为了实现快速查找数据，大型存储系统通常需要采取高性能的硬件或复杂的实现方式，从而存在实现难度高且成本高的技术问题。
技术实现思路
为了解决现有技术中，大型存储系统的实现难度高且成本高的技术问题。根据本申请的第一方面，提供了根据本申请第一方面的第一计算加速系统，包括第一设备和/或第二设备，以及处理器，其中，处理器向第一设备或第二设备发送第一请求，第一请求携带第一数据的特征，第一请求指示进行距离计算；响应于第一请求，第一设备或第二设备对第一数据的特征和预存的N个特征进行距离计算，获取N个特征中与第一数据的特征距离最近的M个特征，并向处理器返回M个特征，N和M均为正整数，M小于等于N，N个特征存储在第一设备或第二设备中；第一设备包括闪存控制器和闪存芯片，第二设备包括现场可编程逻辑门阵列FPGA(FieldProgrammableGateArray)，距离计算包括欧式距离计算或欧式余弦计算。本实施方式中，由第一设备或第二设备来进行数据特征的计算，利用低成本的闪存控制器或FPGA来代替高性能的处理器，从而在处理器性能一般的情况下，也能实现高速计算及高速读取数据的需求，解决现有技术中大型存储系统的实现难度高及成本高的技术问题。根据本申请第一方面的第一计算加速系统，提供了根据本申请第一方面的第二计算加速系统，系统仅包括第一设备；处理器向第一设备发送第一请求；响应于第一请求，闪存控制器从闪存芯片中读取N个特征值，闪存控制器将第一数据的特征依次和N个特征进行距离计算，保留距离最近的M个特征。根据本申请第一方面的第一计算加速系统，提供了根据本申请第一方面的第三计算加速系统，系统包括第一设备和第二设备；处理器向第二设备发送第一请求；响应于第一请求，FPGA从内存中读取N个特征值，FPGA将第一数据的特征依次和N个特征进行距离计算，保留距离最近的M个特征。根据本申请第一方面的第一计算加速系统，提供了根据本申请第一方面的第四计算加速系统，系统包括第一设备和第二设备；处理器向第一设备发送第一请求；响应于第一请求，闪存控制器生成第二请求，并向FPGA发送第二请求，第二请求携带第一数据的特征；响应于第二请求，FPGA从内存中读取N个特征值，FPGA将第一数据的特征依次和N个特征进行距离计算，保留距离最近的M个特征。以上提供了计算加速系统的多种不同的实施方式，其中，FPGA的计算速度通常高于闪存控制器，可根据计算速度需求灵活的选择具体的实施方式。根据本申请第一方面的第二或第四计算加速系统，提供了根据本申请第一方面的第五计算加速系统，第一请求还指示第一设备进行数据存储；响应于第一请求，闪存控制器根据第一数据的特征为第一数据和第一数据的特征分配第一存储地址；闪存控制器访问第一存储地址，将第一数据和第一数据的特征保存到闪存芯片。根据本申请第一方面的第三计算加速系统，提供了根据本申请第一方面的第六计算加速系统，第一请求还指示第一设备进行数据存储；响应于第一请求，FPGA还向闪存控制器发送第三请求，第三请求指示闪存控制器进行数据存储，第三请求携带第一数据的特征；响应于第三请求，闪存控制器根据第一数据的特征为第一数据和第一数据的特征分配第一存储地址；闪存控制器访问第一存储地址，将第一数据和第一数据的特征保存到闪存芯片。根据本申请第一方面的第五或第六计算加速系统，提供了根据本申请第一方面的第七计算加速系统，FPGA还为第一数据的特征分配第二存储地址，第二存储地址指向内存；FPGA访问第二存储地址，将第一数据的特征保存至内存，以使内存保存N+1个特征。本实施方式中，接收第一数据之后，将第一数据的特征保存到内存之中，从而下一次需要使用到第一数据的特征时，可以快速地从内存中读取，不需要从闪存中获取该特征，减少设备交互的时间和不同设备之间传送数据的时间，进一步减少计算过程中所消耗的数据传输时间。根据本申请第一方面的第三、第六或第七计算加速系统，提供了根据本申请第一方面的第八计算加速系统，闪存管理器与FPGA通过内存接口、I2C接口、ONFI接口或QSPI接口耦合。本实施方式中，闪存管理器可以通过多种接口与FPGA耦合，不同接口的数据传输速度不同，从而可根据数据传输速度的要求灵活的选择接口种类。根据本申请第一方面的第四、第五或第七计算加速系统，提供了根据本申请第一方面的第九计算加速系统，闪存管理器与FPGA通过PCIe接口耦合。根据本申请第一方面的第一至第九计算加速系统之一，提供了根据本申请第一方面的第十计算加速系统，在发送第一请求之前，处理器接收搜索请求；响应于搜索请求，处理器接收第一数据，根据第一数据计算第一数据的特征，并生成第一请求。根据本申请第一方面的第一至第十计算加速系统之一，提供了根据本申请第一方面的第十一计算加速系统，第一设备或第二设备获取N个特征中与第一数据的特征距离最近的M个特征，并向处理器返回M个特征，包括：第一设备或第二设备进行距离计算，获取第一数据的特征和N个特征中每个特征的评分；第一设备或第二设备对N个评分根据取值按照从小到大进行排序，保留取值最小的M个评分；获取M个评分对应的M个特征，并向处理器反馈M个特征和M个评分。根据本申请第一方面的第十一计算加速系统，提供了根据本申请第一方面的第十二计算加速系统，闪存控制器或FPGA向处理器反馈256个特征及256个评分；响应于反馈的特征及评分，处理器向闪存控制器发送读命令，读命令携带256个特征；响应于读命令，闪存控制器从闪存芯片中读取出256个原始数据，并向处理器反馈256个原始数据；接收到256个原始数据之后，处理器控制显示器显示256个原始数据，显示器与处理器耦合。本申请提供了计算加速系统，包括第一设备和/或第二设备，以及处理器，其中，处理器向第一设备或第二设备发送第一请求，第一请求携带第一数据的特征，第一请求指示进行距离计算；响应于第一请求，第一设备或第二设备对第一数据的特征和预存的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种计算加速系统，其特征在于，包括第一设备和/或第二设备，以及处理器，其中，/n所述处理器向所述第一设备或所述第二设备发送第一请求，所述第一请求携带第一数据的特征，所述第一请求指示进行距离计算；/n响应于所述第一请求，所述第一设备或所述第二设备对所述第一数据的特征和预存的N个特征进行距离计算，获取所述N个特征中与所述第一数据的特征距离最近的M个特征，并向所述处理器返回所述M个特征，N和M均为正整数，M小于等于N，所述N个特征存储在所述第一设备或所述第二设备中；/n所述第一设备包括闪存控制器和闪存芯片，所述第二设备包括现场可编程逻辑门阵列FPGA，所述距离计算包括欧式距离计算或欧式余弦计算。/n

【技术特征摘要】
1.一种计算加速系统，其特征在于，包括第一设备和/或第二设备，以及处理器，其中，
所述处理器向所述第一设备或所述第二设备发送第一请求，所述第一请求携带第一数据的特征，所述第一请求指示进行距离计算；
响应于所述第一请求，所述第一设备或所述第二设备对所述第一数据的特征和预存的N个特征进行距离计算，获取所述N个特征中与所述第一数据的特征距离最近的M个特征，并向所述处理器返回所述M个特征，N和M均为正整数，M小于等于N，所述N个特征存储在所述第一设备或所述第二设备中；
所述第一设备包括闪存控制器和闪存芯片，所述第二设备包括现场可编程逻辑门阵列FPGA，所述距离计算包括欧式距离计算或欧式余弦计算。


2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统仅包括所述第一设备；
所述处理器向所述第一设备发送所述第一请求；
响应于所述第一请求，所述闪存控制器从所述闪存芯片中读取所述N个特征值，所述闪存控制器将所述第一数据的特征依次和所述N个特征进行所述距离计算，保留距离最近的所述M个特征。


3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统包括所述第一设备和所述第二设备；
所述处理器向所述第二设备发送所述第一请求；
响应于所述第一请求，所述FPGA从所述内存中读取所述N个特征值，所述FPGA将所述第一数据的特征依次和所述N个特征进行所述距离计算，保留距离最近的所述M个特征。


4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统包括所述第一设备和所述第二设备；
所述处理器向所述第一设备发送所述第一请求；
响应于所述第一请求，所述闪存控制器生成第二请求，并向所述FPGA发送所述第二请求，所述第二请求携带所述第一数据的特征；
响应于所述第二请求，所述FPGA从所述内存中读取所述N个特征值，所述FPGA将所述第一数据的特征依次和所述N个特征进行所述距离计算，保留距离最近的所述M个特征。


5.如权利要求2或4所述的系统，其特征在于，所述第一请求还指示所述第一设备进行数据存储；
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【专利技术属性】
技术研发人员：贾舒，黄好城，孙唐，何振，郑宏亮，
申请(专利权)人：北京忆芯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11