[實用新型]FPGA高性能運算PCI卡

有效

• 申請號: 201020143528.1
• 申請日: 2010-03-17
• 公開（公告）號: CN201654776U
• 公開（公告）日: 2010-11-24
• 發明（設計）人: 張健;顧曉敏;袁寶弟
• 申請（專利權）人: 無錫市同威科技有限公司
• 主分類號: G06F15/76
• 分類號: G06F15/76;G06F13/40
• 代理公司: 無錫市大為專利商標事務所 32104
• 代理人: 殷紅梅

技術領域

本實用新型涉及一種FPGA高性能運算PCI卡，屬于計算機技術領域。

背景技術

早期的數據和加密運算等都可以在普通的PC上完成，算法的實現和加密的程度及運算能力都以達到了相當高的程度。但是，由于都是基于PC機上完成的，導致他們的發展有相應的局限性，如果需要提升速度必需花費更多的時間進行優化算法和依賴PC機的速度來提高，這個導致它們的實現處于等待不可預期的時間，而且往往PC機的提升速度總滿足不了需求。

針對目前主流PC運算能力薄弱，軟加密，實施性差等因素；需要一種可實現硬加密，運算能力強，使用范圍廣，可編程的加速PCI卡。

發明內容

本實用新型的目的在于提供一種FPGA高性能運算加速卡，解決了當前高速運算設備接口速度慢，可編程性，可擴展性差的問題；適合于高速復雜的運算，在數據加密，數據運算，集成電路設計，通信等領域有廣泛應用。

按照本實用新型提供的技術方案，所述FPGA高性能運算PCI卡包括PCI總線橋接模塊，所述PCI總線橋接模塊通過接口邏輯模塊連接FPGA核心運算模塊，FPGA核心運算模塊分別連接應用程序存儲模塊和臨時變量存放模塊；所述PCI總線橋接模塊用于將PCI總線接口及時序轉化為通用的局部總線接口及時序；所述FPGA核心運算模塊用于將需要運算的數據通過算法將其轉化為數據結果，并進行處理與存儲，并提供查詢和控制用的局部總線接口；所述接口邏輯模塊用于在PCI總線橋接模塊與局部總線之間進行時序控制。

所述PCI總線橋接模塊插入計算機的PCI插槽，計算機上的驅動程序提供Windows應用程序訪問PCI卡的接口，實現打開、關閉，讀，寫及控制五種系統調用；所述應用程序使用驅動程序提供的系統調用控制PCI卡硬件進行特定的運算，并為用戶提供操作界面，數據下傳及數據上傳功能。

所述FPGA核心運算模塊采用EP3C120F484?FPGA核心芯片。所述應用程序存儲模塊采用FLASH存儲芯片。所述臨時變量存放模塊采用DD2內存芯片。所述接口邏輯模塊采用CPLD可編程邏輯芯片。

本實用新型的優點是：

1.采用目前應用廣泛的PCI總線接口，技術成熟，傳輸速度塊，可滿足當前高速運算的應用。

2.可編程性強，硬件接口采用計算機外設通用的控制寄存器、狀態寄存器的方式定義，接口明確，可以根據不同的操作系統設計驅動程序，具有良好的移植性。

3.功能可擴展性強，可根據不同的應用，設計相應的應用程序，方便應用的其他領域中。

4.性能優越，硬件平臺采用DDR2，FLASH和現場可編程邏輯門陣列組成了一個擁有高處理能力的CPU控制系統。

附圖說明

圖1是本實用新型的系統框圖

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。本實用新型是一款具有高度安全性能的可編程、可執行高密度運算且高效(約比普通PC機快10～100倍)的PCI卡，適用于眾多政府，金融機構和大型企業。

如圖所示，本實用新型包括硬件和硬件在WINDOWS操作系統下的驅動及應用軟件兩個部分，其中，硬件7包括以PCI9056為核心的PCI總線橋接模塊1，以EP3C120F484?FPGA(現場可編程邏輯門陣列)為核心運算模塊2，以PC28F640P30B85(FLASH存儲芯片)為應用程序存儲模塊5和以MT47H64M16HR-3(DD2芯片)為臨時變量存放模塊3，EPM2210F256(CPLD可編程邏輯芯片)接口邏輯模塊4。

由PCI總線橋接模塊1、運算模塊2、臨時變量存放模塊3、接口邏輯模塊4和應用程序存儲模塊5構成的硬件插在計算機8的PCI插槽10上，在Windows操作系統下的驅動和應用軟件的控制下，實現高速運算的算法和方案。

PCI總線橋接模塊1，用于將PCI總線接口及時時序轉化為通用的局部總線接口和時序。

運算模塊2用于將需要運算的數據通過算法將其轉化為數據結果，并進行處理與存儲，并提供查詢和控制用的局部總線接口。運算模塊2采用65-nm、TSMC的低功耗工藝技術，可實現高性能、提供更高邏輯密度、更多的存儲器資源，并具有安全特性。同時，具有4Mbits嵌入式存儲器、288個嵌入式18位x18位乘法器、專用外部存儲器接口電路、鎖相環(PLL)和高速差分I/O。

接口邏輯模塊4用于在PCI總線橋接模塊1的局部總線接口及時序和運算模塊2的局部總線接口及時序之間進行轉化。同時實現運算模塊配置多元化，支持PS，FPS，FPP配置模式。