[發明專利]FPGA平臺即服務（PAAS）

在審

• 申請號: 201780074722.3
• 申請日: 2017-10-18
• 公開（公告）號: CN110121709A
• 公開（公告）日: 2019-08-13
• 發明（設計）人: T·A·魯克;T·P·威爾金森
• 申請（專利權）人: SRC實驗室有限責任公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 上海一平知識產權代理有限公司 31266
• 代理人: 成春榮;竺云

FPGA PaaS使企業開發人員能夠通過使用其市場組件，應用程序和流服務器輕松構建應用程序。FPGA PaaS為其FPGA PaaS企業開發人員提供了其功能。

背景技術

高性能計算解決方案用于企業級應用中，以便以高速、高效和可靠的方式操作應用。例如，Google提供張量處理單元(Tensor Processing Unit，簡稱：TPU)，這是一個專門為機器學習應用量身定制的專用集成電路。TPU(或TPU組)與其他通用處理器一起使用，以加速數據中心內機器學習工作負載的指定處理任務。可重新配置計算是利用高速計算結構(例如包括多個現場可編程門陣列(FPGA)的網絡)提供信息高性能處理的另一種方法。與上面描述的方法類似，一種當前架構使用通用處理器和可重新配置的硬件處理器陣列作為加速器。微軟的一種現有方法最初是作為Catapult項目開始的，該項目支持Bing搜索算法。通過將通用處理器與FPGA結合使用，微軟已經報告了與處理算法相關的性能提升40倍以及系統性能提升2倍。微軟推動了這一FPGA加速器的發展，并在其及其云平臺內本地啟用了人工智能。同樣，IBM和Xilinx宣布合作，使FPGA加速器可用于數據中心架構。

在上面描述的現有方法中，通用處理器控制加速器處理器的行為，加速器處理器被編程為執行諸如圖像處理或模式匹配的特定任務。一旦特定任務完成，通用處理器然后協調進一步的任務，以便可以完成后續過程。這樣，可以獲得與速度相關的一些優點，因為處理任務將通過特定的配置硬件來完成。但是，使用通用處理器的系統所需的處理器協調和數據移動會提供延時，延遲，因為操作系統本身無法將惡意代碼與預期的代碼執行區分開來而在通用處理器上盲目執行導致的固有的安全漏洞。在其他配置中，定制處理器被配置為充當加速器或類似于協處理器操作，再次與通用處理器和固有不安全操作系統一起操作。

最近在Equifax發生的一連串的數據泄露事件，其中超過145,000,000名美國消費者的財務和大部分不可更改的個人數據受到了損害。雖然人們越來越希望提高計算機系統抵御網絡攻擊的能力，但這種高調攻擊在許多領域都很常見，包括政府人事記錄保存，零售交易處理和社交媒體。雖然已經進行了許多嘗試來改進基本安全特性，諸如采用更復雜的密碼和生物識別訪問之類，但是這些嘗試幾乎沒有顯著減少典型的基于微處理器的計算機系統的攻擊面。絕大多數此類攻擊利用底層軟件操作系統(OS)中的特征或漏洞，導致微處理器執行不需要的功能。因此，大多數數據中心合規性認證組織(如HIPPA、PCI或FEDRAMP)要求這些數據中心每天檢查已發布的操作系統安全漏洞列表，并針對已識別的漏洞實施修補程序。這些努力試圖保持領先黑客一步，但仍有進一步的漏洞被發現。

除了上面提到的安全挑戰之外，基于通用處理器的計算機系統在同時執行應用程序和執行應用程序的連續監視時也具有固有的低效率。在計算機應用程序中，能夠監視在應用程序執行期間可能發生的各種事件通常是有益的。這些事件可以讓用戶深入了解應用程序性能或整體系統運行狀況。不幸的是，在當今基于微處理器的計算機系統中監視諸如此類的事件是有代價的。為了將所需的監視添加到應用程序中，開發人員必須添加其他軟件步驟。然后，這些步驟必須由微處理器執行，從而消耗處理時鐘周期并且還改變原始應用程序的指令執行。由于一個應用程序生成數百萬個這樣的事件并不罕見，因此整體應用程序性能會很容易受到影響。因此，對指令處理器中的事件的任何監視都將減慢其應用程序性能，使得監視所述期望級別的事件變得不切實際。

發明內容

提供的此發明內容是為了以簡化的形式介紹一些概念，這些概念將在下面的具體實施方式中進一步描述。此發明內容不旨在標識所要求保護的主題的關鍵特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保護的主題的范圍。