AN 872 Programabilna kartica za ubrzanje sa Intel Arria 10 GX FPGA

Uvod

O ovom dokumentu

Ovaj dokument pruža metode za procjenu i validaciju snage i termičkih performansi vašeg AFU dizajna pomoću Intel® programabilne kartice za ubrzanje sa Intel Arria® 10 GX FPGA na platformi ciljnog servera.

Specifikacija snage

Kontroler za upravljanje pločom prati i upravlja događajima u vezi sa toplotom i napajanjem na Intel FPGA PAC. Kada se ploča ili FPGA pregriju ili crpe prekomjernu struju, kontroler za upravljanje pločom isključuje napajanje FPGA radi zaštite. Nakon toga, on također ruši PCIe vezu što može uzrokovati neočekivani pad sistema. Pogledajte Auto-Shutdown za više detalja o kriterijima koji pokreću isključivanje ploče. U normalnim slučajevima, temperatura i snaga FPGA su daleko vodeći uzrok gašenja. Da bi se minimiziralo vrijeme zastoja i osigurala stabilnost sistema, Intel preporučuje da ukupna snaga ploče ne prelazi 66 W, a snaga FPGA ne prelazi 45 W. Pojedinačne komponente i sklopovi ploče imaju varijabilnu snagu. Stoga su nominalne vrijednosti niže od granica kako bi se osiguralo da ploča ne doživi nasumično isključivanje u sistemu sa različitim radnim opterećenjima i ulaznim temperaturama.

Specifikacija snage

Sistem	Ukupna snaga ploče (vati)	FPGA snaga (vati)
Sistem sa FPGA Interface Manager-om (FIM) i AFU-om koji radi sa najgorim opterećenjem prigušivanja najmanje 15 minuta na temperaturi jezgre od 95°C.	66	45

Ukupna snaga ploče varira u zavisnosti od dizajna vaše funkcionalne jedinice akceleratora (AFU) (količina i učestalost logičkog prebacivanja), ulazne temperature, temperature sistema i protoka vazduha ciljnog slota za Intel FPGA PAC. Da biste upravljali ovom varijabilnošću, Intel preporučuje da ispunite ovu specifikaciju napajanja kako biste spriječili isključivanje napajanja od strane kontrolera upravljanja pločicom.

Povezane informacije

Auto-Shutdown.

Preduvjeti

Proizvođač originalne opreme servera (OEM) mora potvrditi da svaki Intel FPGA PAC interfejs za PCIe slot na platformi ciljnog servera može ostati unutar termičkih granica čak i kada ploča troši maksimalno dozvoljenu snagu (66 W). Za više informacija pogledajte kvalifikacijske smjernice za Intel PAC sa Intel Arria 10 GX FPGA platformom (1).

Zahtjevi za alate

Morate imati sljedeće alate za procjenu i procjenu snage i termičkih performansi.

• softver:
  • Intel Acceleration Stack za razvoj
  • BWtoolkit
  • AFU dizajn(2)
  • Tcl skripta (preuzimanje) – potrebna za formatiranje programiranja file za analizu
  • Early Power Estimator za Intel Arria 10 uređaje
  • Intel FPGA PAC Power Estimator Sheet (preuzimanje)
• hardver:
  • Intel FPGA PAC
  • Micro-USB kabl(3)
  • Ciljni server za Intel FPGA PAC(4)

Intel preporučuje da pratite Intel Acceleration Stack Vodič za brzi početak za Intel programabilnu karticu za ubrzanje sa Intel Arria 10 GX FPGA za instalaciju softvera.

Povezane informacije

Intel Acceleration Stack Vodič za brzi početak za Intel programabilnu karticu za ubrzanje sa Intel Arria 10 GX FPGA.

1. Obratite se predstavniku Intelove podrške za pristup ovom dokumentu.
2. build_synth direktorij se kreira nakon što prevedete svoj AFU.
3. U Acceleration Stacku 1.2, nadzor ploče se vrši preko PCIe.
4. Uverite se da je vaš OEM potvrdio ciljani PCIe slot(e) u skladu sa Smernicama za kvalifikaciju platforme za vaš Intel FPGA PAC.

Korištenje kontrolora upravljanja odborom

Auto-Shutdown

Kontroler za upravljanje pločama prati i kontroliše resetovanja, različite naponske šine, FPGA i temperature ploče. Kada kontroler za upravljanje pločama osjeti uslove koji potencijalno mogu oštetiti ploču, on automatski isključuje napajanje ploče radi zaštite.

Napomena: Kada FPGA izgubi napajanje, PCIe veza između Intel FPGA PAC-a i hosta je prekinuta. U mnogim sistemima, PCIe veza može uzrokovati pad sistema.

Kriteriji automatskog isključivanja

Sljedeća tabela navodi kriterije izvan kojih kontrolor upravljanja odborom isključuje napajanje ploče.

Parametar	Granica praga
Power Board	66 W
12v Backplane struja	6 A
12v Backplane Voltage	14 V
1.2v struja	16 A
1.2v Voltage	1.4 V
1.8v struja	8 A
1.8v Voltage	2.04 V
3.3v struja	8 A
3.3v Voltage	3.96 V
FPGA Core Voltage	1.08 V
Struja jezgre FPGA	60 A
Temperatura jezgre FPGA	100°C
Temperatura napajanja jezgra	120°C
Temperatura ploče	80°C
QSFP Temperatura	90°C
QSFP Voltage	3.7 V

Oporavak nakon automatskog isključivanja

Kontrolor upravljanja odborom drži isključeno do sljedećeg ciklusa napajanja. Stoga, kada se napajanje Intel FPGA PAC kartice isključi, morate uključiti server da biste vratili napajanje Intel FPGA PAC.

Uobičajeni uzrok prekida napajanja je pregrijavanje FPGA (kada je temperatura jezgre preko 100°C) ili FPGA koji crpi prekomjernu struju. Ovo se obično dešava kada AFU dizajn premašuje Intel FPGA PAC definisane okvire snage ili nema dovoljan protok vazduha. U tom slučaju morate smanjiti potrošnju energije u vašem AFU.

Nadgledajte ugrađene senzore koristeći OPAE

Koristite program komandne linije fpgainfo da prikupite podatke senzora temperature i snage iz kontrolera za upravljanje pločicom. Ovaj program možete koristiti sa Acceleration Stack 1.2 i novijim. Za Acceleration Stack 1.1 ili starije, koristite alatku BWMonitor kao što je opisano u sljedećem odjeljku.

Za prikupljanje podataka o temperaturi:

• bash-4.2$ fpgainfo temp

Sample output

Za prikupljanje podataka o snazi

• bash-4.2$ FPgainfo power

Sample output

Nadgledajte ugrađene senzore koristeći BWMonitor

• BWMonitor je BittWare alat koji vam omogućava mjerenje temperature FPGA/ploče, voltage i struja.

Preduvjet: Morate instalirati mikro-USB kabl između Intel FPGA PAC-a i servera.

1. Instalirajte odgovarajući BittWorks II Toolkit-Lite softver, firmver i program za pokretanje.

OS-kompatibilna BittWorks II ToolkitLite verzija

Operativni sistem	Pusti	BittWorks II Toolkit-Lite verzija	Install Command
CentOS 7.4/RHEL 7.4	2018.6 Enterprise Linux 7 (64-bit)	bw2tk- lite-2018.6.el7.x86_64.rpm
			sudo yum install bw2tk-\ lite-2018.6.el7.x86_64.rpm
Ubuntu 16.04	2018.6 Ubuntu 16.04 (64-bit)	bw2tk- lite-2018.6.u1604.amd64.deb
			sudo dpkg -i bw2tk-\ 2018.6.u1604.amd64.deb

Pogledajte Početak webstranicu za preuzimanje BMC firmvera i alata

• BMC verzija firmvera: 26889
• BMC Bootloader verzija: 26879

Sačuvaj files na poznatu lokaciju na glavnom stroju. Sljedeća skripta traži ovu lokaciju.

Dodajte Bittware alat na PATH:

• izvoz PATH=/opt/bwtk/2018.6.0L/bin/:$PATH

Možete pokrenuti BWMonitor koristeći

• /opt/bwtk/2018.6L/bin/bwmonitor-gui&

Sample Measurements

AFU Design Power Verification

Protok za mjerenje snage

Da biste procijenili snagu vašeg AFU dizajna, zabilježite sljedeće metrike:

• Ukupna snaga ploče i temperatura FPGA
  • (nakon 15 minuta pokretanja najgorih obrazaca podataka na vašem dizajnu)
• Statička snaga i temperatura
  • (koristeći dizajn statičkog mjerenja snage)
• Statička snaga u najgorem slučaju
  • (predviđene vrijednosti koristeći Early Power Estimator za Intel Arria 10 uređaje)

Zatim koristite Intel FPGA PAC Power Estimator Sheet (preuzmite) sa ovim snimljenim metrikama da biste potvrdili da li vaš AFU dizajn zadovoljava specifikaciju.

Mjerenje ukupne snage ploče

Slijedite ove korake

1. Instalirajte Intel PAC sa Intel Arria 10 GX FPGA u kvalifikovani PCIe slot na serveru. Ako koristite BWMonitor za merenje, povežite Micro-USB kabl sa zadnje strane kartice na bilo koji USB port servera.
2. Učitajte svoj AFU i pokrenite maksimalnom snagom.
   • Ako AFU koristi Ethernet, uvjerite se da je mrežni kabel ili modul umetnut i spojen na partnera za vezu i da je mrežni promet uključen u AFU.
   • Ako je prikladno, pokrenite DMA kontinuirano kako biste vježbali DDR4 na ploči.
   • Pokrenite svoje aplikacije na hostu kako biste nahranili AFU promet u najgorem slučaju, kao i da biste u potpunosti iskoristili FPGA. Osigurajte da FPGA opterećujete najstresnijim prometom podataka. Pokrenite ovaj korak najmanje 15 minuta kako biste omogućili da se temperatura jezgre FPGA smiri.
     • Napomena: Tokom testiranja, pratite ukupnu snagu ploče, snagu FPGA i vrijednost temperature jezgre FPGA kako biste bili sigurni da ostaju unutar specifikacije. Ako su dostignute granice od 66 W, 45 W ili 100°C, odmah zaustavite test.
3. Nakon što temperatura jezgre FPGA postane stabilna, koristite program fpgainfo ili BWMonitor alat za snimanje ukupne snage ploče i temperature jezgre FPGA. Unesite ove vrijednosti u red. Korak 1: Mjerenje ukupne snage ploče u tablici za procjenu snage Intel FPGA PAC.

Intel FPGA PAC Power Estimator Sheet Sample

Mjerenje stvarne statičke snage

Struja curenja je vodeći uzrok varijacije potrošnje energije između ploče. Mjerenja snage iz gornjeg odjeljka uključuju snagu zbog struje curenja (statička snaga) i snagu zbog AFU logike (dinamička snaga). U ovom odeljku ćete izmeriti statičku snagu ploče koja se testira da biste razumeli dinamičku snagu.

Prije mjerenja statičke snage FPGA, koristite skriptu disable-gpio-input-bufferintelpac-arria10-gx.tcl (preuzimanje) za obradu FPGA programiranja file, (*.sof file) koji sadrži FIM i AFU dizajn. Tcl skripta onemogućuje sve FPGA ulazne pinove kako bi osigurala da nema prebacivanja unutar FPGA (što znači da nema dinamičkog napajanja). Pogledajte Minimalni protok nprampsastaviti kaoample AFU. Generirani *.sof file nalazi se na adresi:

• cd $OPAE_PLATFORM_ROOT/hw/samples/ $ OPAE_PLATFORM_ROOT/hw/samples/ build_synth/build/output_files/ afu_*.sof

Morate sačuvati disable-gpio-input-buffer-intel-pac-arria10-gx.tcl u gornji direktorij, a zatim pokrenuti sljedeću naredbu

• # quartus_asm -t disable-gpio-input-buffer-intel-pac-arria10-gx.tclafu_*.sof

Sample output

Info: ******************************************************* ****************** Info:
Pokretanje Quartus Prime Assemblera
Info: Verzija 17.1.1 Build 273 12. SJ Pro Edition
Info: Autorska prava (C) 2017 Intel Corporation. Sva prava zadržana. Info: Vaša upotreba
alata za dizajn Intel Corporation, logičkih funkcija Info: i drugog softvera i alata, i njegovih AMPP partnerska logika Info: funkcije i bilo koji izlaz files bilo koje od gore navedenih informacija: (uključujući programiranje uređaja ili simulaciju files), i sve informacije: povezana dokumentacija ili informacije izričito podležu odredbama i uslovima Intelovog programa licenciranja Info: Ugovor o pretplati, Intel Quartus Prime Ugovor o licenci, Info:

Nakon uspješnog izvršenja tcl skripte, afu_*.sof file je ažuriran i spreman za FPGA programiranje.

Slijedite ove korake za mjerenje stvarne statičke snage

1. Koristite Intel Quartus® Prime programator za programiranje *.sof file. Pogledajte korišćenje Intel Quartus Prime programatora na stranici 12 za detaljne korake.
2. Praćenje temperature jezgre FPGA, voltage, i struju pomoću alata BWMonitor. Unesite ove vrijednosti u red. Korak 2: mjerenje statičkog napajanja jezgre FPGA u tablici za procjenu snage Intel FPGA PAC.

Povezane informacije

• Intel Acceleration Stack Vodič za brzi početak za Intel programabilnu karticu za ubrzanje sa Intel Arria 10 GX FPGA
• Nadgledajte ugrađene senzore koristeći BWMonitor.

Korištenje Intel Quartus Prime programatora

Morate imati mikro USB kabl povezan između Intel FPGA PAC-a i servera da biste izvršili ove korake:

1. Pronađite korijenski port i krajnju tačku Intel FPGA PAC kartice: $ lspci -tv | grep 09c4

Exampizlaz 1 pokazuje da je korijenski port d7:0.0, a krajnja tačka d8:0.0

• -+-[0000:d7]-+-00.0-[d8]—-00.0 Intel Corporation uređaj 09c4

Exampizlaz 2 pokazuje da je korijenski port 0:1.0, a krajnja tačka 3:0.0

• +-01.0-[03]—-00.0 Intel Corporation uređaj 09c4

Exampizlaz 3 pokazuje da je korijenski port 85:2.0, a krajnja tačka 86:0.0 i

• +-[0000:85]-+-02.0-[86]—-00.0 Intel Corporation uređaj 09c4

Napomena: Nema izlaza ukazuje na grešku u nabrajanju PCIe* uređaja i da blic nije programiran.

• #Maskirajte greške koje se ne mogu ispraviti i greške koje se mogu ispraviti FPGA
  • $ sudo setpci -s d8:0.0 ECAP_AER+0x08.L=0xFFFFFFFF
  • $ sudo setpci -s d8:0.0 ECAP_AER+0x14.L=0xFFFFFFFF
• # Maskirajte neispravljive greške i Maskirajte ispravljive greške RP-a
  • $ sudo setpci -s d7:0.0 ECAP_AER+0x08.L=0xFFFFFFFF
  • $ sudo setpci -s d7:0.0 ECAP_AER+0x14.L=0xFFFFFFFF

Pokrenite sljedeću naredbu Intel Quartus Prime Programmer:

• sudo $QUARTUS_HOME/bin/quartus_pgm -m JTAG -o 'pvbi;afu_*.sof'

1. Da demaskirate greške koje se ne mogu ispraviti i maskirati greške koje se mogu ispraviti, pokrenite sljedeće naredbe
   • # Demaskirajte nepopravljive greške i maskirajte ispravljive greške FPGA
     • $ sudo setpci -s d8:0.0 ECAP_AER+0x08.L=0x00000000
     • $ sudo setpci -s d8:0.0 ECAP_AER+0x14.L=0x00000000
   • # Demaskiraj greške koje se ne mogu ispraviti i maskirati greške koje se mogu ispraviti RP-a:
     • $ sudo setpci -s d7:0.0 ECAP_AER+0x08.L=0x00000000
     • $ sudo setpci -s d7:0.0 ECAP_AER+0x14.L=0x00000000
2. Ponovo pokreni.

Povezane informacije

Intel Acceleration Stack Vodič za brzi početak za Intel programabilnu karticu za ubrzanje sa Intel Arria 10 GX FPGA

Procjena statičke snage jezgre u najgorem slučaju

Slijedite ove korake da biste procijenili statičku snagu u najgorem slučaju

1. Pogledajte Minimalni protok nprampsastaviti kaoample AFU se nalazi na:
   • /hw/samples/ /
2. U softveru Intel Quartus Prime Pro Edition kliknite File > Otvorite Project i izaberite svoj .qpf file da otvorite projekat sinteze AFU sa sljedeće staze:
   • /hw/samples/ /build_synth/build
3. Kliknite Projekt > Generiraj EPE File da kreirate potreban .csv file.
   • Korak 2 Ilustracija
4. Otvorite alat Early Power Estimator(5) i kliknite na ikonu Import CSV. Odaberite gore generirani .csv file.
   • Napomena: Možete zanemariti upozorenje dok uvozite .csv file.
5. Ulazni parametri se popunjavaju automatski.

• Promijenite vrijednost na Unesen korisnik u temp. TJ polje. I podesite Junction Temp. TJ (°C) polje do 95
• Promijenite polje Power Characteristics iz Tipično u Maksimalno.
• U EPE alatu, PSTATIC je ukupna statička snaga u vatima. Statičku snagu jezgre u najgorem slučaju možete izračunati na kartici Izvještaj

EPE alat Sample Output

Izvještaj Tab

U exampKao što je prikazano gore, ukupna statička struja jezgre FPGA je zbir svih statičkih struja i struje pripravnosti na 0.9V (VCC, VCCP, VCCERAM). Unesite ove vrijednosti u red. Korak 3: Najgora statička snaga iz EPE u tablici za procjenu snage Intel FPGA PAC. Obratite pažnju na red Izračunati izlaz za maksimalnu potrošnju energije vašeg AFU.

Historija revizija dokumenta za termičke i energetske smjernice za Intel PAC sa Intel Arria 10 GX FPGA

Verzija dokumenta	Promjene
2019.08.30	Prvo izdanje.

Intel Corporation. Sva prava zadržana. Intel, Intel logo i druge Intel oznake su zaštitni znaci Intel Corporation ili njenih podružnica. Intel garantuje performanse svojih FPGA i poluprovodničkih proizvoda u skladu sa trenutnim specifikacijama u skladu sa Intelovom standardnom garancijom, ali zadržava pravo da izvrši izmene bilo kojeg proizvoda i usluge u bilo koje vreme bez prethodne najave. Intel ne preuzima nikakvu odgovornost ili odgovornost koja proizilazi iz primene ili korišćenja bilo koje informacije, proizvoda ili usluge opisane ovde, osim ako je Intel izričito pristao u pisanoj formi. Intelovim kupcima se savjetuje da nabave najnoviju verziju specifikacija uređaja prije nego što se oslone na bilo koju objavljenu informaciju i prije naručivanja proizvoda ili usluga.

Druga imena i robne marke mogu se smatrati vlasništvom drugih.

ISO

• 9001:2015
  Registrovan

ID: 683795
verzija: 2019.08.30

Dokumenti / Resursi

intel AN 872 programabilna kartica za ubrzanje sa Intel Arria 10 GX FPGA [pdf] Korisnički priručnik AN 872 Programabilna kartica za ubrzanje sa Intel Arria 10 GX FPGA, AN 872, Programabilna kartica za ubrzanje sa Intel Arria 10 GX FPGA

Reference

• Uputstvo za upotrebu