[發(fā)明專利]FPGA加速卡的功耗加壓測試方法、裝置及存儲介質(zhì)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010793010.0
• 申請日: 2020-08-07
• 公開（公告）號: CN111984480B
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張靜東;王江為;闞宏偉;徐亞明
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州浪潮智能科技有限公司
• 主分類號: G06F11/22
• 分類號: G06F11/22
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 劉新雷

本申請公開了一種FPGA加速卡的功耗加壓測試方法、裝置及計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)。其中，方法包括基于部分重配置方法將FPGA加速卡的硬件資源劃分為作為執(zhí)行正常功能測試的硬件邏輯實現(xiàn)區(qū)域的靜態(tài)區(qū)域、包括不占用硬件資源的black模式和執(zhí)行功耗加壓測試的功耗測試模式的動態(tài)PR區(qū)域，并將具有部分重配置功能的FPGA固件燒錄至閃存。當(dāng)接收到功耗加壓測試請求，設(shè)置動態(tài)PR區(qū)域的工作模式為功耗測試模式，同時將閃存中燒錄的動態(tài)PR配置文件加載至動態(tài)PR區(qū)域；調(diào)用功耗加壓測試模塊在動態(tài)PR區(qū)域中執(zhí)行功耗加壓測試請求，從而在不增加FPGA加速卡的靜態(tài)功耗的基礎(chǔ)上，可直接使用具有功耗加壓功能的固件對FPGA加速卡進(jìn)行功耗加壓測試。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及功耗加壓測試領(lǐng)域，特別是涉及一種FPGA加速卡的功耗加壓測試方法、裝置及計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)。

背景技術(shù)

隨著FPGA(Field Programmable Gate Array，現(xiàn)場可編程與門陣列)在異構(gòu)計算領(lǐng)域的應(yīng)用日益增長，基于FPGA的加速卡被廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心。FPGA加速卡在被批量生產(chǎn)應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心時，均需經(jīng)過各種軟硬件、系統(tǒng)等的測試，如板卡信號完整性測試、各項功能壓力測試、電源完整性測試、安規(guī)測試、功耗散熱測試等。其中，功耗散熱測試是測試FPGA加速卡在服務(wù)器整機(jī)環(huán)境中，自身散熱裝置和服務(wù)器散熱策略是否能滿足整個系統(tǒng)要求的重要測試項。通常功耗散熱測試在整機(jī)環(huán)境下按照板卡設(shè)計最大功耗的1.2倍進(jìn)行各項測試，同時板卡測試固件還必須支持信號完整性測試、各項功能壓力測試等。

傳統(tǒng)的CPU芯片在進(jìn)行功耗加壓測試時，通常利用運行在操作系統(tǒng)下的專用測試軟件運行實現(xiàn)，如PTU(Power Thermal Utility，功耗壓力測試工具)軟件，當(dāng)需要加壓增加功耗測試時，只需在系統(tǒng)下安裝運行該軟件，啟動加壓程序，設(shè)置加壓參數(shù)，即可提高CPU功耗進(jìn)行相關(guān)測試。而FPGA芯片不同于傳統(tǒng)CPU芯片，其內(nèi)部硬件邏輯資源是可配置的，用戶可以根據(jù)不通的業(yè)務(wù)需求，設(shè)計出使用不用硬件邏輯資源的固件版本，每種固件的功耗也都是不一樣的。FPGA的功耗會隨著其設(shè)計所需硬件邏輯資源如寄存器reg、查找表LUT等的增加而增加的，同時，F(xiàn)PGA的功耗也會隨著FPGA使用的主時鐘頻率的增大而提高。所以相關(guān)技術(shù)通過給FPGA加速卡加壓以進(jìn)行功耗散熱測試的方法是提高FPGA加速卡內(nèi)的硬件資源使用量及提高這些硬件資源使用的主時鐘頻率。而FPGA加速卡功耗加壓測試的固件僅能用于整機(jī)環(huán)境下的功耗散熱測試，無法用于信號完整性測試、電源完整性測試等其他功能測試項。如圖1所示，F(xiàn)PGA加速卡本身無法存儲固件程序，需要外部掉電不丟失存儲設(shè)備如Flash芯片存儲FPGA加壓程序，主機(jī)通過JTAG(Joint Test Action Group，聯(lián)合測試行動小組)線纜將FPGA加壓固件燒錄至Flash芯片中，以便在系統(tǒng)整機(jī)環(huán)境下進(jìn)行多次長時間測試。

相關(guān)技術(shù)在進(jìn)行FPGA功耗加壓測試過程中，為了盡可能的提高FPGA加速卡功耗，F(xiàn)PGA加壓程序往往會使用很多FPGA加速卡內(nèi)的硬件資源如LUT(Look Up Table，查找表)、寄存器、RAM和DSP等，這些硬件資源一旦被在FPGA工程設(shè)計時例化使用，就會增加FPGA的靜態(tài)功耗，這也是FPGA內(nèi)使用硬件資源越多，其功耗越大的原因所在。這也限制了其功耗會在一個目標(biāo)等級下，盡管調(diào)整FPGA的主時鐘可以略微調(diào)整FPGA的功耗，仍不能較大范圍地調(diào)整FPGA板卡的功耗。如果想要調(diào)整FPGA的功耗等級，只能重新設(shè)計FPGA工程，調(diào)整硬件資源使用量，改變其功耗等級，再通過JTAG將新的程序固化到Flash中。其次，采用現(xiàn)有的FPGA加壓方法生成的FPGA程序，由于這些測試需要支持板卡所有的完整功能項、專有的信號測試功能項，而且使用環(huán)境不一定是服務(wù)器整機(jī)散熱環(huán)境，通常不能適用于信號完整性測試、功能壓力測試等，即使通過調(diào)整使用FPGA主時鐘驅(qū)動的寄存器翻轉(zhuǎn)使能數(shù)量，也不能直接使用具有功耗加壓功能的固件。由于FPGA在編譯時已經(jīng)將可能被驅(qū)動的硬件資源包含在內(nèi)，這部分產(chǎn)生的靜態(tài)功耗仍然很高。

鑒于此，如何在不增加FPGA加速卡的靜態(tài)功耗的基礎(chǔ)上，直接使用具有功耗加壓功能的固件對FPGA加速卡進(jìn)行功耗加壓測試，是所屬領(lǐng)域技術(shù)人員需要解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容