CN115550451A - 基于交换架构的多fpga仿真验证云平台调度管理方法和*** - Google Patents

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Abstract

本发明公开了基于交换架构的多FPGA仿真验证云平台调度管理方法和***，包括获取平台资源信息，包括FPGA位置、互连关系、端口配置、带宽配置和FPGA内部资源信息；根据用户设计对资源的需求情况分配平台资源，得到用户资源分配情况；根据用户资源分配情况将用户设计映射到对应FPGA上，通过配置高速互连交换网络将给用户分配的FPGA之间的基于交换的通信端口配置为对应需求的通信带宽，而将给用户分配的FPGA与其他未分配给该用户的FPGA之间的通信端口的带宽配置为0。实现平台资源的可扩展，以及用户之间的逻辑隔离，根据用户设计映射后的通信需求配置端口之间的通信带宽，在满足用户需求的同时，优化了高速互连交换交换网络的带宽利用率。

Description

基于交换架构的多FPGA仿真验证云平台调度管理方法和***
技术领域
本发明涉及集成电路微电子领域，特别是涉及基于交换架构的多FPGA仿真验证云平台调度管理方法和***。
背景技术
传统多FPGA硬件仿真平台基于TDM(时分复用)的LVDS端口互连，实际上是一种端到端或点到点的互连方式，FPGA之间的连接关系相对固定。这类平台，在进行云平台虚拟化的时候，不方便进行资源的调度和管理。在用户设计规模发生变化，需要申请的不同数量的FPGA时，边缘处FPGA上与分配给用户资源之外的FPGA相连的端口将不能使用，但是这些端口占用了用户的FPGA的端口资源，出现了不可避免的资源浪费。解决方法之一是云端工作人员将该部分端口的连接线手动插拔，连接到已经分配给用户的FPGA资源上，实际上是手动方式变更FPGA的网络拓扑。在云平台管理中这种方式并不现实。
针对此问题，本发明提出基于交换架构的多FPGA仿真验证云平台调度管理方法。
发明内容
针对以上技术问题，本发明提供一种基于交换架构的多FPGA仿真验证云平台调度管理方法和***。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是：
基于交换架构的多FPGA仿真验证云平台调度管理方法，方法包括以下步骤：
S100：获取平台资源信息，其中，平台资源信息包括FPGA位置、互连关系、端口配置、带宽配置和FPGA内部资源信息；
S200：根据用户设计对资源的需求情况分配平台资源，得到用户资源分配情况；
S300：根据用户资源分配情况将用户设计映射到对应FPGA上，通过配置高速互连交换网络将给用户分配的FPGA之间的基于交换的通信端口配置为对应需求的通信带宽，而将给用户分配的FPGA与其他未分配给该用户的FPGA之间的通信端口的带宽配置为0。
优选地，S200包括：
S210：根据用户设计对资源的需求情况，对用户设计进行综合编译，输出网表，根据网表得到用户设计的资源估计情况；
S220：根据用户设计的资源估计情况和平台资源信息评估给用户分配的FPGA数量以及资源，得到用户资源分配情况。
优选地，S300中通过配置高速互连交换网络将给用户分配的FPGA之间的基于交换的通信端口配置为对应需求的通信带宽包括：
S310：获取映射到对应端口的信号集合，根据集合中每个信号所在时钟域的频率、信号位宽和用户估计的该信号翻转率，计算每个信号所在时钟域的频率、信号位宽和用户估计的该信号翻转率的乘积，得到该信号通信带宽需求，计算集合内所有信号的通信带宽需求之和；
S320：根据集合内所有信号的通信带宽需求之和配置高速互连交换网络，给用户分配FPGA之间的通信带宽。
基于交换架构的多FPGA仿真验证云平台调度管理***，包括：
平台资源信息获取模块，用于获取平台资源信息，其中，平台资源信息包括FPGA位置、互连关系、端口配置、带宽配置和FPGA内部资源信息；
平台资源分配模块，用于根据用户设计对资源的需求情况分配平台资源信息，得到用户资源分配情况；
映射和配置模块，用于根据用户资源分配情况将用户设计映射到对应FPGA上，通过配置高速互连交换网络将给用户分配的FPGA之间的基于交换的通信端口配置为对应需求的通信带宽，而将给用户分配的FPGA与其他未分配给该用户的FPGA之间的通信端口的带宽配置为0。
上述基于交换架构的多FPGA仿真验证云平台调度管理方法和***，在基于交换的FPGA硬件仿真云平台中，通过配置高速互连交换网络实现平台资源的可扩展，以及用户之间的逻辑隔离，根据用户设计映射后的通信需求配置端口之间的通信带宽，在满足用户需求的同时，优化了高速互连交换交换网络的带宽利用率。
附图说明
图1为本发明一实施例中基于交换架构的多FPGA仿真验证云平台调度管理方法流程图；
图2为本发明一实施例中的平台结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。
在一个实施例中，如图1所示，基于交换架构的多FPGA仿真验证云平台调度管理方法，方法包括以下步骤：
S100：获取平台资源信息，其中，平台资源信息包括FPGA位置、互连关系、端口配置、带宽配置和FPGA内部资源信息。
具体地，通过管理服务器进行资源的管理、调度和分配。首先通过平台配置信息获取平台资源信息，包括FPGA位置、互连关系、端口配置、带宽配置和FPGA内部资源信息等，其中，FPGA内部资源信息包括每个FPGA中的LUT(查找表，Look-Up-Table)、FF、DSP(运算单元)、IO、BRAM(存储资源BlockRAM)等。
S200：根据用户设计对资源的需求情况分配平台资源信息，得到用户资源分配情况。
在一个实施例中，S200包括：
S210：根据用户设计对资源的需求情况，对用户设计进行综合编译，输出网表，根据网表得到用户设计的资源估计情况；
S220：根据用户设计的资源估计情况和平台资源信息评估给用户分配的FPGA数量以及资源，得到用户资源分配情况。
具体地，根据用户设计对资源的需求情况，分配平台中的可用资源，主要指FPGA以及与其关联的外设、通信端口和端口带宽等。
用户设计输入之后，先对用户设计进行综合编译，输出网表，即可得到用户设计的资源估计情况，包括用户设计中使用到的：LUT、FF、DSP、I/O、BlockRAM等。已知平台中每个FPGA的资源，根据用户设计需求，评估给用户分配的FPGA数量。对于单个FPGA，可通过FPGA资源虚拟化技术，实现资源分配，在资源允许的情况下，可以将一个FPGA同时分配给多个用户。
S300：根据用户资源分配情况将用户设计映射到对应FPGA上，通过配置高速互连交换网络将给用户分配的FPGA之间的基于交换的通信端口配置为对应需求的通信带宽，而将给用户分配的FPGA与其他未分配给该用户的FPGA之间的通信端口的带宽配置为0。
具体地，根据用户资源分配情况，将用户获得的资源(FPGA)之间的基于交换的通信端口保留或增加通信带宽，而将用户获得的资源(FPGA)与其他未分配给该用户的FPGA之间的通信端口的带宽配置为0，通过软件自动配置交换网络的来实现。实现不同用户之间设计的逻辑隔离，互不影响。
如下图2所示，为一个多用户通过高速互连交换网络配置相互隔离的举例。假设云平台的可用资源包括A-H的多个FPGA，其中ABC分配给用户1，FG分配给用户2，H分配给用户3，DE为未分配资源。通过配置高速互连交换网络，可以使得ABC之间互相连通，FG互相连通，而三个用户的FPGA资源之间不连通。虽然所有的FPGA通过高速互连交换网络都是物理连通的，但是可以通过配置高速互连交换网络来控制各端口之间的连通性等，实现不同用户逻辑之间的逻辑隔离。
在一个实施例中，S300中通过配置高速互连交换网络将给用户分配的FPGA之间的基于交换的通信端口配置为对应需求的通信带宽包括：
S310：获取映射到对应端口的信号集合，根据集合中每个信号所在时钟域的频率、信号位宽和用户估计的该信号翻转率，计算每个信号所在时钟域的频率、信号位宽和用户估计的该信号翻转率的乘积，得到该信号通信带宽需求，计算集合内所有信号的通信带宽需求之和；
S320：根据集合内所有信号的通信带宽需求之和配置高速互连交换网络，给用户分配FPGA之间的通信带宽。
具体地，针对某一用户，完成划分映射算法将用户设计映射到FPGA上，根据设计需求，调整FPGA之间的通信带宽，达到更高效的仿真。“设计需求”指划分映射后，划分块(一个划分块将映射到一个FPGA上)与划分块之间信号通信带宽的需求，该带宽与用户设计紧相关，可以由用户预先评估，可用“信号所在时钟域的时钟频率、信号位宽和用户估计的该信号翻转率之积”表示。根据用户需求动态调整通信带宽，优化了高速互连交换网络的带宽利用率。
仍然以用户1为例，假设用户1的实际映射到ABC三个FPGA中，其中AB之间的逻辑联系更紧密，即所需的通信带宽越高，所需的通信带宽为80Gbps(假设值)，而BC之间的通信带宽比较小为20Gbps(假设值)，AC之间没有通信需求。假设高速交换网络端口之间最大带宽为50Gbps。此时则增加AB之间的端口数量为2个端口，每个端口的带宽配置为50Gbps，AB之间总的通信带宽为100Gbps，而BC之间的通信带宽配置为25Gbps，AC之间的通信带宽配置为0。
上述基于交换架构的多FPGA仿真验证云平台调度管理方法，在基于交换的FPGA硬件仿真云平台中，通过高速互连交换网络的配置，实现云平台资源的动态扩展、动态调整，以及用户之间的逻辑隔离；根据用户设计映射后的通信需求配置端口之间的通信带宽，在满足用户需求的同时，优化了高速互连交换交换网络的带宽利用率。
基于交换架构的多FPGA仿真验证云平台调度管理***，包括：
平台资源信息获取模块，用于获取平台资源信息，其中，平台资源信息包括FPGA位置、互连关系、端口配置、带宽配置和FPGA内部资源信息；
平台资源分配模块，用于根据用户设计对资源的需求情况分配平台资源信息，得到用户资源分配情况；
映射和配置模块，用于根据用户资源分配情况将用户设计映射到对应FPGA上，通过配置高速互连交换网络将给用户分配的FPGA之间的基于交换的通信端口配置为对应需求的通信带宽，而将给用户分配的FPGA与其他未分配给该用户的FPGA之间的通信端口的带宽配置为0。
基于基于交换架构的多FPGA仿真验证云平台调度管理***的具体限定可参照基于交换架构的多FPGA仿真验证云平台调度管理方法，在此不做赘述。
以上对本发明所提供的基于交换架构的多FPGA仿真验证云平台调度管理方法和***进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (4)

1.基于交换架构的多FPGA仿真验证云平台调度管理方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
S100：获取平台资源信息，其中，所述平台资源信息包括FPGA位置、互连关系、端口配置、带宽配置和FPGA内部资源信息；
S200：根据用户设计对资源的需求情况分配平台资源，得到用户资源分配情况；
S300：根据所述用户资源分配情况将用户设计映射到对应FPGA上，通过配置高速互连交换网络将给用户分配的FPGA之间的基于交换的通信端口配置为对应需求的通信带宽，而将给用户分配的FPGA与其他未分配给该用户的FPGA之间的通信端口的带宽配置为0。
2.根据权利要求1中所述的方法，其特征在于，S200包括：
S210：根据用户设计对资源的需求情况，对用户设计进行综合编译，输出网表，根据所述网表得到用户设计的资源估计情况；
S220：根据所述用户设计的资源估计情况和所述平台资源信息评估给用户分配的FPGA数量以及资源，得到用户资源分配情况。
3.根据权利要求2中所述的方法，其特征在于，S300中通过配置高速互连交换网络将给用户分配的FPGA之间的基于交换的通信端口配置为对应需求的通信带宽包括：
S310：获取映射到对应端口的信号集合，根据所述集合中每个信号所在时钟域的频率、信号位宽和用户估计的该信号翻转率，计算所述每个信号所在时钟域的频率、信号位宽和用户估计的该信号翻转率的乘积，得到该信号通信带宽需求，计算所述集合内所有信号的通信带宽需求之和；
S320：根据所述集合内所有信号的通信带宽需求之和配置高速互连交换网络，给用户分配FPGA之间的通信带宽。
4.基于交换架构的多FPGA仿真验证云平台调度管理***，其特征在于，包括：
平台资源信息获取模块，用于获取平台资源信息，其中，所述平台资源信息包括FPGA位置、互连关系、端口配置、带宽配置和FPGA内部资源信息；
平台资源分配模块，用于根据用户设计对资源的需求情况分配所述平台资源信息，得到用户资源分配情况；
映射和配置模块，用于根据所述用户资源分配情况将用户设计映射到对应FPGA上，通过配置高速互连交换网络将给用户分配的FPGA之间的基于交换的通信端口配置为对应需求的通信带宽，而将给用户分配的FPGA与其他未分配给该用户的FPGA之间的通信端口的带宽配置为0。
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