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基于Kintex U XCKU115的 双路光纤PCIe 加速卡

    Alpha Data公司是一家专注于设计和提供高性能FPGA开发平台的公司,产品主要用于数据中心以及云服务器等场合,用于处理繁重的数据计算以及通信任务。早前该公司推出一款ADM-PCIE-8K5 PCIe加速器板卡,现在让我们回顾一下这款FPGA板卡有哪些特性。(图1 Alpha Data公司推出的ADM-PCIE-8K5 PCIe加速器板卡)

    ADM-PCIE-8K5 PCIe加速器板卡主要是用于X86和IBM Power8/9型数据中心和云服务器,是该公司二十多年来的设计经验的心血之作,同时与全球领先的可编程逻辑完整解决方案的供应商Xilinx展开密切合作。这款板卡就是基于Xilinx Kintex UltraScale KU115 FPGA,这系列的FPGA器件是出了名的“DSP资源怪兽”,共包含55520个DSP48E2 slices片上资源,除此之外还有1451000个系统逻辑单元和75.9Mbit BRAM存储空间。这款板卡支持Xilinx SDAccel开发环境,这就意味着工程师可以使用OpenCL,C,C++进行系统开发,同时也可以使用Xilinx Vivado HLx工具使用HDL语言,并遵循HLS(高层次综合)设计流程。

    这款板卡上集成两个独立的DDR4-2400 SDRAM通道,一对SFP+光纤通信接口,能够提供双10G的以太网通信能力,同时还集成了Samtec开发的两个FireFly Micro Flyover I/O扩展端口,用于板间的数据通信(每个连接器支持4x 16Gbps),最后还集成了一个USB端口可用于系统监控以及JTAG调试。

 

图2 ADM-PCIE-8K5 PCIe板卡系统模块组成

    近期Alpha Data公司又为这款板卡推出了CAPI规范加速开发套件。CAPI,即“相干的附加处理器接口”,属于高速数据通信接口设计,用于硬件加速器板卡(这里以ADM-PCIE-8K5为例)与服务器处理器之间的通信,CAPI接口技术规范由OpenPOWER组织设计推出并进行后期维护的。Alpha Data公司提供的这款开发套件包含PSL(功耗服务层)特性,可以提供与各模块的基础设施连接,如POWER8芯片,用户定义的AFU(加速器功能单元),符合CAPI规范的OS(操作系统)内核扩展以及各种功能函数库。

    集成了CAPI特性的加速器板卡能够锁定服务器端的内存空间,像服务端处理器那样工作,这就会大大降低硬件加速器与服务器之间的通信延迟,明显优于传统的通信协议方式。来自Alpha Data公司的技术总监Andrew McCormick说道,这种解决方案明显提升了每瓦特功耗的性能。

 

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