一种基于ARM和FPGA的高能物理可计算存储设备制造技术

本发明专利技术公开了一种基于ARM和FPGA的高能物理可计算存储设备，其特征在于，包括主控模块、扩展模块和硬盘接入模块；所述主控模块内集成一ARM芯片，所述扩展模块内集成一FPGA芯片、PCIe与SATAIII接口转换模块；FPGA芯片通过PCIe与ARM芯片连接；其中，主控模块用于利用ARM芯片对传入数据进行预分析以及对FPGA功能调用进行在线控制；扩展模块用于利用FPGA芯片对设定算法进行硬件加速，以及当接收到数据为目标算法后对FPGA芯片电路进行部分重配置，实现FPGA芯片运行所述目标算法；当接收到数据为用户待处理数据，则FPGA对数据处理后发送给硬盘接入模块。盘接入模块。盘接入模块。

【技术实现步骤摘要】
一种基于ARM和FPGA的高能物理可计算存储设备


[0001]本专利技术属于可计算存储及ARM存储
，涉及一种基于ARM和FPGA(现场可编程逻辑门阵列)的高能物理可计算存储设备及应用方法。

技术介绍

[0002]随着高能物理实验装置和探测器技术的发展，实验数据量从TB级到PB级甚至EB级地急剧增加。在任务执行方面，高能物理计算是典型的I/O(输入/输出)密集型计算，该模式涉及到海量的数据输入输出，系统运作时，大部分的状况是CPU在等待硬盘/内存的读/写，此时CPU的负载不高。在当前普遍采用的分布式计算系统中，数据存储节点与计算节点普遍不存在于同一台设备中，所以数据需要在硬盘与内存之间、计算节点与存储节点之间频繁搬运，由此导致的算力、功耗以及时间成本已经成为高能物理数据处理对更先进算法探索的限制因素。
[0003]在任务调度方面，在高能物理计算环境中，用户通常从登录节点提交任务，然后作业调度系统如HTcondor/Slurm等将作业调度到计算节点，计算节点通过网络从Lustre/EOS等网络存储系统中读取数据进行分析。随着系统中计本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于ARM和FPGA的高能物理可计算存储设备，其特征在于，包括主控模块、扩展模块和硬盘接入模块；其中，所述主控模块内集成一ARM芯片，所述扩展模块内集成一FPGA芯片、PCIe与SATAIII接口转换模块，所述扩展模块的FPGA芯片通过PCIe总线与所述ARM芯片连接，所述扩展模块通过所述PCIe与SATAIII接口转换模块与硬盘接入模块连接；所述主控模块，用于利用ARM芯片对传入数据进行预分析以及对FPGA功能调用进行在线控制；当有数据传入高能物理可计算存储设备时，ARM芯片首先会根据所传入数据的文件名称或者文件扩展属性分析是否调用目标算法，当确认调用目标算法后，ARM会将预先存储的目标算法发送到扩展模块的FPGA芯片，否则将所传入数据发送到所述扩展模块；所述PCIe与SATAIII接口转换模块，用于对FPGA芯片输入的数据进行转换后输出给所述硬盘扩展模块，以及将所述硬盘扩展模块输入的数据进行转换后输出给所述FPGA芯片；所述扩展模块，用于利用FPGA芯片对设定算法进行硬件加速，以及当接收到主控模块发送的数据为目标算法后通过软复位的方式对FPGA芯片电路进行部分重配置，实现FPGA芯片运行所述目标算法；当接收到主控模块发送的数据为用户待处理数据，则FPGA将用户存储数据处理后发送给硬盘接入模块或者发送到所述主控模块并转发到客户端进行展示；所述硬盘接入模块包括若干硬盘槽位，用于与接入的硬盘连接，并将所述扩展模块发送过来的数据存储到所连接的硬盘中。2.如权利要求1所述的高能物理可计算存储设备...

【专利技术属性】
技术研发人员：程耀东，程垚松，毕玉江，李海波，高宇，
申请(专利权)人：中国科学院高能物理研究所，
类型：发明
国别省市：