[發(fā)明專利]一種FPGA運算設備和運算算力提升系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111264163.7
• 申請日: 2021-10-28
• 公開（公告）號: CN113704166B
• 公開（公告）日: 2022-02-18
• 發(fā)明（設計）人: 張宥駿
• 申請（專利權）人: 蘇州浪潮智能科技有限公司
• 主分類號: G06F15/16
• 分類號: G06F15/16;G06F15/17
• 代理公司: 北京市萬慧達律師事務所 11111
• 代理人: 陳曉磊

本申請涉及一種FPGA運算設備和運算算力提升系統(tǒng)。通過水平擴展和/或垂直擴展并行，透過scale?up垂直增加FCA串接，增加系統(tǒng)支持的FPGA數(shù)量，使得單一系統(tǒng)運算能力最大化；透過scale?out水平鏈接多個HOST主機系統(tǒng)，使得擴充系統(tǒng)更彈性，通過多個HOST系統(tǒng)來組成分布式集群系統(tǒng)來分散數(shù)據(jù)處理的風險并擴大處理能力。

技術領域

本申請涉及數(shù)據(jù)運算技術領域，特別是涉及一種FPGA運算設備和運算算力提升系統(tǒng)。

背景技術

近年隨著機器學習與大數(shù)據(jù)等領域越來越多使用 FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列)來加速推論，而系統(tǒng)所支持的浮點運算之算力成為加速推論的關鍵因素。因此如何提升浮點運算算力已成為各家發(fā)展的方向。

發(fā)明內容

基于此，有必要針對上述技術問題，提供一種FPGA運算設備和運算算力提升系統(tǒng)。

一方面，提供一種FPGA運算設備，所述FPGA運算設備包括6個實現(xiàn)擴展功能的switch開關、4個FPGA、4個網絡適配器，其中，第一switch開關、第二switch開關、第三switch開關、第四switch開關分別與4個網絡適配器、4個FPGA一一對應設置，第一switch開關、第二switch開關、第三switch開關、第四switch開關均包括上行端口、非透明網橋端口、下行端口，第五switch開關、第六switch開關均包括4個下行端口和2個交換端口，第一switch開關、第二switch開關、第三switch開關、第四switch開關通過各自上行端口、非透明網橋端口、下行端口分別與主機設備中的根復合體設備、各自對應的1個網絡適配器、各自對應的1個FPGA連接，第五switch開關、第六switch開關通過各自的4個下行端口分別與4個FPGA連接。

在其中一個實施例中，根復合體設備與switch開關間的通信、switch開關與FPGA間的通信、switch開關與網絡適配器間的通信均通過PCIe總線實現(xiàn)。

在其中一個實施例中，每個FPGA包括至少3個PCIe終端設備，其中1個PCIe終端設備與所屬FPGA對應的第一switch開關、第二switch開關、第三switch開關、第四switch開關中的1個連接，另外2個PCIe終端設備分別與第五switch開關、第六switch開關連接。

在其中一個實施例中，每個switch開關由支持Fabric port的開關芯片實現(xiàn)，芯片端口的功能通過對芯片程序的改寫來配置。

在其中一個實施例中，F(xiàn)PGA采用Intel開發(fā)的Stratix 10 DX FPGA芯片，switch開關采用Broadcom所開發(fā)的PEX88000系列芯片或者Microchip開發(fā)的Switchtec PAX系列芯片。

另一方面，提供了一種運算算力提升系統(tǒng)，包括至少1個主機設備以及至少2個上述的FPGA運算設備。

在其中一個實施例中，所述運算算力提升系統(tǒng)包括1個主機設備和至少2個FPGA運算設備，其中1個FPGA運算設備中的第一switch開關、第二switch開關、第三switch開關、第四switch開關通過各自上行端口與主機設備中的根復合體設備連接，至少2個FPGA運算設備中的1個FPGA運算設備的第五switch開關或第六switch開關與另外1個FPGA運算設備的第五switch開關或第六switch開關互相通過各自上的2個交換端口連接，交換端口間通過PCIe總線通信。

在其中一個實施例中，所述運算算力提升系統(tǒng)包括N個主機設備和N個FPGA運算設備，N為大于等于2的正整數(shù)，其中主機設備與FPGA運算設備一一對應設置，每個FPGA運算設備中的第一switch開關、第二switch開關、第三switch開關、第四switch開關通過各自上行端口與對應主機設備中的根復合體設備連接，所述至少2個FPGA運算設備中的1個FPGA運算設備的網絡適配器與另1個FPGA運算設備的網絡適配器通過網絡連接，以實現(xiàn)所述至少2個FPGA運算設備的互聯(lián)互通。