[發(fā)明專利]一種智能計算異構多核處理方法與平臺

在審

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• 申請日: 2017-12-07
• 公開（公告）號: CN108255773A
• 公開（公告）日: 2018-07-06
• 發(fā)明（設計）人: 郭鋒;文鵬程;白林亭;程陶然;牛偉;路輝
• 申請（專利權）人: 中國航空工業(yè)集團公司西安航空計算技術研究所
• 主分類號: G06F15/163
• 分類號: G06F15/163
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 杜永保

本發(fā)明提出了一種智能計算異構多核處理方法，該方法采用CPU+GPU+FPGA結構；FPGA采集數(shù)據(jù)并對數(shù)據(jù)進行預處理，將數(shù)據(jù)轉換為GPU算法運行方便處理的數(shù)據(jù)格式后送給GPU，GPU運行智能算法對數(shù)據(jù)進行處理，處理完成后的數(shù)據(jù)根據(jù)具體應用場景，可以將處理結果直接顯示出來，也可以由CPU控制傳給其他外部處理單元處理；流程中的每一步都需要由CPU參與完成任務的控制管理工作。實現(xiàn)上述方法的平臺由CPU子卡模塊、GPU子卡模塊、FPGA子卡模塊和載板四部分組成,載板上集成三個處理器子卡的連接器接口和外圍電路，三個處理器以子卡形式插在載板上，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時采集與處理，滿足不同環(huán)境下的多種計算需求，靈活性和通用性較好。

技術領域

本發(fā)明屬于智能計算領域，涉及一種智能計算異構多核處理方法與平臺。

背景技術

現(xiàn)階段的智能計算系統(tǒng)主要采用CPU+GPU或者CPU+FPGA結構來實現(xiàn)。GPU對許多機器學習框架的支持都比較好，并行處理能力強，使用CPU+GPU結構的實現(xiàn)方式可以充分利用現(xiàn)有的機器學習框架和GPU的并行處理能力，實現(xiàn)簡單且效果非常好，但GPU能直接處理的數(shù)據(jù)格式有限，難以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時采集與處理；FPGA具有功耗小，實現(xiàn)方式靈活等優(yōu)點，采用CPU+FPGA的實現(xiàn)方式可以根據(jù)具體應用對硬件實現(xiàn)進行優(yōu)化，支持多格式數(shù)據(jù)輸入，但FPGA的計算資源有限，沒有現(xiàn)成的機器學習框架可供使用，實現(xiàn)比較復雜。這兩種結構有著各自的優(yōu)點，也存在一定的局限性，這些局限性使得它們的應用范圍受到限制，缺乏靈活性。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的：

本發(fā)明根據(jù)傳統(tǒng)智能計算實現(xiàn)方式存在的問題與局限性，提出了智能計算異構多核處理方法與平臺，采用CPU+GPU+FPGA結構，支持多格式數(shù)據(jù)輸入，可以實時采集數(shù)據(jù)并處理，能夠根據(jù)需要選擇合適的子卡模塊和工作方式，有效解決了傳統(tǒng)實現(xiàn)方式應用范圍有限，靈活性差的缺點。

本發(fā)明的技術方案：

本發(fā)明提出的一種智能計算異構多核處理方法與平臺，一是用于智能計算的實時數(shù)據(jù)處理方法，二是基于該方法實現(xiàn)提出的異構多核處理平臺。

一種智能計算異構多核處理方法，該方法采用CPU+GPU+FPGA結構；FPGA采集數(shù)據(jù)并對數(shù)據(jù)進行預處理，將數(shù)據(jù)轉換為GPU算法運行方便處理的數(shù)據(jù)格式后送給GPU，GPU運行智能算法對數(shù)據(jù)進行處理，處理完成后的數(shù)據(jù)根據(jù)具體應用場景，可以將處理結果直接顯示出來，也可以由CPU控制傳給其他外部處理單元處理；流程中的每一步都需要由CPU參與完成任務的控制管理工作。

所述CPU的管理與控制能力比較強，主要用于任務分配和管理調度，還用于和其他外部處理單元的通信，成為該平臺與外部處理單元分工合作的橋梁。

所述GPU的并行計算能力強，并且支持很多機器學習框架，主要用于智能算法的實現(xiàn)。

所述FPGA的靈活性好，支持多格式數(shù)據(jù)輸入，主要用于數(shù)據(jù)采集和預處理。

一種實現(xiàn)智能計算異構多核處理方法的平臺，該平臺由CPU子卡模塊、GPU子卡模塊、FPGA子卡模塊和載板四部分組成,載板上集成三個處理器子卡的連接器接口和外圍電路，三個處理器以子卡形式插在載板上，規(guī)定每個子卡連接器接口上的信號定義，子卡嚴格遵照規(guī)定的信號定義匹配子卡連接器，同一模塊上的不同處理能力的子卡之間互相兼容，載板上三個子卡連接器之間通過PCIE、RapidIO、I2C總線連接，用于三個子卡之間的通信，每個子卡模塊包含各自獨立的數(shù)據(jù)接口和通信接口，GPU子卡模塊還包含顯示接口。