Scheda di accelerazione programmabile AN 872 cù Intel Arria 10 GX FPGA

Introduzione

À propositu di stu Documentu

Stu documentu furnisce i metudi per stimà è cunvalidà a putenza è a prestazione termica di u vostru disignu AFU utilizendu a Intel® Programmable Acceleration Card cù Intel Arria® 10 GX FPGA in a piattaforma di u servitore di destinazione.

Specificazione di Potenza

U controller di gestione di u bordu monitoreghja è gestisce l'avvenimenti termichi è di energia nantu à l'Intel FPGA PAC. Quandu u tavulinu o FPGA si surriscalda o tira un currente eccessivu, u controller di gestione di u bordu chjude a putenza FPGA per prutezzione. In seguitu, porta ancu u ligame PCIe chì pò causà un crash di sistema inesperu. Riferite à Auto-Shutdown per più dettagli nantu à i criterii chì attivanu l'arrestu di u bordu. In i casi normali, a temperatura è a putenza FPGA sò di granu a causa principale di chjude. Per minimizzà i tempi di inattività è assicurà a stabilità di u sistema, Intel ricumanda chì a putenza tutale di u bordu ùn va più di 66 W è a putenza FPGA ùn va più di 45 W. I cumpunenti individuali è l'assemblei di bordu anu variabilità di putenza. Per quessa, i valori nominali sò più bassi di i limiti per assicurà chì u bordu ùn hà micca sperienze un arrestu aleatoriu in un sistema cù carichi di travagliu è temperature d'ingressu variate.

Specificazione di Potenza

Sistema	Putenza tutale di a scheda (watts)	Potenza FPGA (watts)
Un sistema cù un Manager d'Interfaccia FPGA (FIM) è AFU chì funziona cù una carica di travagliu di throttling in u peghju casu per un minimu di 15 minuti à a temperatura core di 95 ° C.	66	45

A putenza tutale di a scheda varieghja secondu u disignu di u vostru Accelerator Functional Unit (AFU) (quantità è frequenza di basculazione logica), a temperatura di l'ingressu, a temperatura di u sistema è u flussu d'aria di u slot di destinazione per l'Intel FPGA PAC. Per gestisce sta variabilità, Intel ricumanda di scuntrà sta specificazione di putenza per impedisce l'arrestu di l'energia da u Controller di Gestione di u Board.

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Auto-Shutdown.

Prerequisites

U fabricatore di l'equipaggiu originale di u servitore (OEM) deve cunvalidà chì ogni interfaccia Intel FPGA PAC à un slot PCIe in una piattaforma di u servitore di destinazione pò stà in i limiti termichi ancu quandu a scheda cunsuma a putenza massima permessa (66 W). Per più infurmazione, riferite à l'Intel PAC cù Intel Arria 10 GX FPGA Platform Qualification Guidelines(1).

Strumenti Requisiti

Avete bisognu di e seguenti strumenti per valutà è valutà a putenza è u rendiment termale.

• Software:
  • Intel Acceleration Stack per u Sviluppu
  • BWtoolkit
  • Design AFU (2)
  • Script Tcl (scaricatu) - Ubligatoriu per furmà a prugrammazione file per l'analisi
  • Early Power Estimator per i dispositi Intel Arria 10
  • Scheda di stima di energia Intel FPGA PAC (scaricate)
• Hardware:
  • Intel FPGA PAC
  • Cavu micro-USB (3)
  • Servitore di destinazione per Intel FPGA PAC(4)

Intel vi ricumanda di seguità a Guida d'Inizione Rapida di Intel Acceleration Stack per Intel Programmable Acceleration Card cù Intel Arria 10 GX FPGA per l'installazione di software.

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Intel Acceleration Stack Quick Start Guide per Intel Programmable Acceleration Card cù Intel Arria 10 GX FPGA.

1. Cuntattate u vostru rappresentante di supportu Intel per accede à stu documentu.
2. U cartulare build_synth hè creatu dopu avè compilatu u vostru AFU.
3. In Acceleration Stack 1.2, u monitoraghju di u bordu hè realizatu nantu à PCIe.
4. Assicuratevi chì u vostru OEM hà validatu u slot PCIe destinatu in cunfurmità cù e Linee di Qualificazione di Piattaforma per u vostru Intel FPGA PAC.

Utilizà u Controller Management Board

Auto-Shutdown

U Board Management Controller monitorizza è cuntrolla i resets, i diversi rails di putenza, FPGA è e temperature di a scheda. Quandu u Controller di Gestione di u Cunsigliu sente e cundizioni chì ponu potenzialmente dannu u bordu, chjude automaticamente u putere di u bordu per a prutezzione.

Nota: Quandu u FPGA perde u putere, u ligame PCIe trà l'Intel FPGA PAC è l'ospitu hè falatu. In parechji sistemi, u PCIe link-down pò causà un crash di u sistema.

Criterium Auto-Shutdown

A tavula seguente elenca i criteri oltre i quali u Controller di Gestione di u Cunsigliu chjude u putere di u bordu.

Parametru	Limitu di soglia
Power in Piazza	66 W
12v Backplane Current	6 A
12v Backplane Voltage	14 V
1.2v corrente	16 A
1.2v Voltage	1.4 V
1.8v corrente	8 A
1.8v Voltage	2.04 V
3.3v corrente	8 A
3.3v Voltage	3.96 V
FPGA Core Voltage	1.08 V
FPGA Core Current	60 A
Température du cœur FPGA	100 ° C
Temperature di alimentazione di u core	120 ° C
Temperature Board	80 ° C
Température QSFP	90 ° C
QSFP Voltage	3.7 V

Recovering After Auto-Shutdown

U Controller di Gestione di u Cunsigliu mantene u putere off finu à u prossimu ciclu di putenza. Per quessa, quandu una putenza di una carta Intel FPGA PAC hè chjusa, duvete ciclà u servitore per rinvià u putere à l'Intel FPGA PAC.

A causa cumuni di l'arrestu di l'energia hè u surriscaldamentu di l'FPGA (quandu a temperatura di u core hè più di 100 ° C), o l'FPGA tira una corrente eccessiva. Questu accade tipicamente quandu u disignu AFU supera l'involucri di putenza definiti da Intel FPGA PAC o ci hè un flussu d'aria insufficiente. In questu casu, duvete riduce u cunsumu di energia in u vostru AFU.

Monitorà i sensori di bordu cù OPAE

Aduprate u prugramma di linea di cumanda fpgainfo per cullà i dati di u sensoru di temperatura è di putenza da u Controller di Gestione di u Cunsigliu. Pudete aduprà stu prugramma cù l'Acceleration Stack 1.2 è oltre. Per Acceleration Stack 1.1 o più vechje, utilizate l'uttellu BWMonitor cum'è descrittu in a sezione dopu.

Per cullà i dati di temperatura:

• bash-4.2$ fpgainfo temp

Sample output

Per cullà i dati di u putere

• bash-4.2$ fpgainfo putenza

Sample output

Monitorà i sensori di bordu cù BWMonitor

• BWMonitor hè un strumentu BittWare chì vi permette di misurà a temperatura FPGA/board, voltage, è attuale.

Prerequisite: Duvete installà un cable micro-USB trà l'Intel FPGA PAC è u servitore.

1. Installa u software BittWorks II Toolkit-Lite, u firmware è u bootloader adattatu.

Versione BittWorks II ToolkitLite compatibile cù OS

Sistema upirativu	Libera	BittWorks II Toolkit-Versione Lite	Installa 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

Riferite u Getting Started webpagina per scaricà u firmware è l'arnesi BMC

• Versione di u firmware BMC: 26889
• Versione BMC Bootloader: 26879

Salvà u files à un locu cunnisciutu nantu à a macchina host. U seguente script richiede per questu locu.

Aghjunghjite u strumentu Bittware à PATH:

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

Pudete lancià u BWMonitor usendu

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

Sample Misure

Verificazione di putenza di cuncepimentu AFU

Flussu di misura di putenza

Per valutà a putenza per u vostru disignu AFU, catturà e seguenti metriche:

• A putenza tutale di a scheda è a temperatura FPGA
  • (dopu avè eseguitu i mudelli di dati peghju nantu à u vostru disignu per 15 minuti)
• Forza statica è temperatura
  • (aduprendu un disignu di misurazione di putenza statica)
• Peggior Casu di putenza statica
  • (Valori previsti aduprendu l'Early Power Estimator per i dispositi Intel Arria 10)

Allora, aduprate u Intel FPGA PAC Power Estimator Sheet (scaricatu) cù queste metriche registrate per verificà se u vostru disignu AFU risponde à a specificazione.

Misurà a putenza tutale di u bordu

Segui sti passi

1. Installa l'Intel PAC cù Intel Arria 10 GX FPGA in un slot PCIe qualificatu in u servitore. Sè vo aduprate BWMonitor per a misurazione, cunnette u cable Micro-USB da a parte posteriore di a carta à qualsiasi portu USB di u servitore.
2. Caricate u vostru AFU è eseguite à a so putenza massima.
   • Se l'AFU usa Ethernet, allora assicuratevi chì u cable di rete o u modulu hè inseritu è ​​cunnessu à u partner di ligame è u trafficu di a rete hè attivatu in l'AFU.
   • Se appropritatu, eseguite DMA continuamente per esercità à bordu DDR4.
   • Eseguite e vostre applicazioni nantu à l'ospite per alimentà l'AFU u trafficu di u peghju casu, è ancu per eserciteghja cumplettamente FPGA. Assicuratevi di stressà a FPGA cù u trafficu di dati più stressanti. Eseguite stu passu per un minimu di 15 minuti per permette à a temperatura di u core FPGA per stabilisce.
     • Nota: Durante a prova, monitorate a putenza tutale di a scheda, a putenza FPGA è u valore di a temperatura di u core FPGA per assicurà chì stanu in e specificazioni. Se i limiti di 66 W, 45 W o 100 ° C sò righjunti, ferma immediatamente a prova.
3. Dopu chì a temperatura di u core FPGA diventa stabile, utilizate u prugramma fpgainfo o u strumentu BWMonitor per registrà a putenza tutale di a scheda è a temperatura di u core FPGA. Ingressu questi valori in a fila Passu 1: Misurazione di a putenza tutale di a scheda di u fogliu di stima di potenza Intel FPGA PAC.

Scheda di stima di potenza Intel FPGA PAC Sample

A misurazione di a putenza statica reale

A corrente di fuga hè una causa principale di a variazione di u cunsumu di energia da scheda à scheda. E misure di putenza da a sezione sopra includenu a putenza per via di a corrente di fuga (potenza statica) è a putenza per via di a logica AFU (putenza dinamica). In questa sezione, misurà a putenza statica di u bordu-sottu-test per capisce u putere dinamicu.

Prima di misurà a putenza statica FPGA, utilizate l'script disable-gpio-input-bufferintelpac-arria10-gx.tcl (download) per processà a prugrammazione FPGA. file, (*.sof file) chì cuntene un designu FIM è AFU. U script tcl disattiva tutti i pin d'ingressu FPGA per assicurà chì ùn ci hè micca un basculamentu in l'FPGA (chì significa micca putenza dinamica). Vede u Flussu Minimu Example per cumpilà cum'èampl'AFU. U generatu *.sof file si trova à:

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

Avete da salvà u disable-gpio-input-buffer-intel-pac-arria10-gx.tcl in u cartulare sopra è poi eseguite u cumandimu seguitu.

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

Sample output

Info: **************************************************** ***************** Info:
Running Quartus Prime Assembler
Info: Versione 17.1.1 Build 273 12/19/2017 SJ Pro Edition
Info: Copyright (C) 2017 Intel Corporation. Tutti i diritti riservati. Info: U vostru usu
di Strumenti di cuncepimentu di Intel Corporation, funzioni logica Info: è altri software è arnesi, è u so AMPP partner logica Info: funzioni, è ogni output files da qualsiasi Info precedente: (cumpresa a prugrammazione o simulazione di u dispositivu files), è qualsiasi Info: documentazione o infurmazione assuciata sò espressamente sughjetti Info: à i termini è e cundizioni di u prugramma Intel License Info: Accordu di Abbonamentu, l'Accordu di Licenza Intel Quartus Prime, Info:

Dopu à l'esekzione successu di u script tcl, afu_*.sof file hè aghjurnatu è pronta per a prugrammazione FPGA.

Segui sti passi per misurà a putenza statica vera

1. Aduprate u prugrammatore Intel Quartus® Prime per programà u *.sof file. Consultate l'usu di u prugrammatore Intel Quartus Prime à a pagina 12 per i passi dettagliati.
2. Monitorà a temperatura di u core FPGA, voltage, è attuale cù u strumentu BWMonitor. Inserite questi valori in a fila Passu 2: misurazione di a putenza statica di u core FPGA di a Scheda di stima di potenza Intel FPGA PAC.

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• Intel Acceleration Stack Quick Start Guide for Intel Programmable Acceleration Card cù Intel Arria 10 GX FPGA
• Monitorà i sensori di bordu cù BWMonitor.

Utilizà u prugrammatore Intel Quartus Prime

Duvete avè u cable micro USB cunnessu trà l'Intel FPGA PAC è u servitore per eseguisce questi passi:

1. Truvate u Root Port è Endpoint di a carta Intel FPGA PAC: $ ​​lspci -tv | grep 09c4

Example output 1 mostra chì u Root Port hè d7: 0.0 è l'Endpoint hè d8: 0.0

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

Exampl'output 2 mostra chì u Root Port hè 0:1.0 è l'Endpoint hè 3:0.0

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

Exampl'output 3 mostra chì u Root Port hè 85:2.0 è l'Endpoint hè 86:0.0 è

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

Nota: Nisuna output indica un fallimentu di enumerazione di u dispositivu PCIe * è quellu flash ùn hè micca programatu.

• #Mask errori incorregibili è errori correttibili di FPGA
  • $ sudo setpci -s d8:0.0 ECAP_AER+0x08.L=0xFFFFFFFF
  • $ sudo setpci -s d8:0.0 ECAP_AER+0x14.L=0xFFFFFFFF
• # Maschera errori incorregibili è Mascara errori correttibili di RP
  • $ sudo setpci -s d7:0.0 ECAP_AER+0x08.L=0xFFFFFFFF
  • $ sudo setpci -s d7:0.0 ECAP_AER+0x14.L=0xFFFFFFFF

Eseguite u seguente cumandamentu di u prugrammatore Intel Quartus Prime:

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

1. Per smascherà errori incorregibili è maschera errori correttibili, eseguite i seguenti cumandamenti
   • # Smaschera l'errori incorregibili è maschera l'errori correttibili di FPGA
     • $ sudo setpci -s d8:0.0 ECAP_AER+0x08.L=0x00000000
     • $ sudo setpci -s d8:0.0 ECAP_AER+0x14.L=0x00000000
   • # Smaschera l'errori incorregibili è maschera l'errori correttibili di RP:
     • $ sudo setpci -s d7:0.0 ECAP_AER+0x08.L=0x00000000
     • $ sudo setpci -s d7:0.0 ECAP_AER+0x14.L=0x00000000
2. Reboot.

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Stima di a putenza statica di u core di u peghju

Segui sti passi per stimà a putenza statica peghju

1. Vede u Flussu Minimu Example per cumpilà cum'èampl'AFU si trova à:
   • /hw/samples/ /
2. In u software Intel Quartus Prime Pro Edition, cliccate File > Open Project è selezziunate u vostru .qpf file per apre u prughjettu di sintesi AFU da u percorsu seguente:
   • /hw/samples/ /build_synth/build
3. Cliccate Prughjettu> Generate EPE File per creà u .csv necessariu file.
   • Passu 2 Illustrazione
4. Apertura u strumentu di stima di l'energia iniziale (5) è cliccate l'icona Import CSV. Selezziunà u .csv generatu sopra file.
   • Nota: Pudete ignurà l'avvertimentu mentre importa u .csv file.
5. I paràmetri di input sò riempiti automaticamente.

• Cambia u valore à User Entered in a Temp Junction. campu TJ. È stabilisce a temperatura di Junction. Campu TJ (°C) à 95
• Cambia u campu di e caratteristiche di l'energia da Tipica à Massimu.
• In l'EPE Tool, u PSTATIC hè a putenza statica tutale in Watts. Pudete calculà a putenza statica di u core pessimu casu da a tabulazione Rapportu

EPE Tool Sample Risultatu

Rapportu Tab

In l'exampLe mostratu sopra, a corrente statica totale di u core FPGA hè a somma di tutte e correnti statiche è a corrente di standby à 0.9V (VCC, VCCP, VCCERAM). Inserite questi valori in a fila Passu 3: A peor putenza statica da EPE di a Scheda di stima di potenza Intel FPGA PAC. Osservate a fila di output Calculated per u cunsumu massimu di energia di a vostra AFU.

Storia di Revisione di Documenti per Linee Termali è Power per Intel PAC cù Intel Arria 10 GX FPGA

Versione di documentu	Cambiamenti
2019.08.30	Liberazione iniziale.

Intel Corporation. Tutti i diritti riservati. Intel, u logu Intel è altri marchi Intel sò marchi di Intel Corporation o di e so filiali. Intel garantisce a prestazione di i so prudutti FPGA è semiconduttori à e specificazioni attuali in cunfurmità cù a garanzia standard di Intel, ma si riserva u dirittu di fà cambiamenti à qualsiasi prudutti è servizii in ogni mumentu senza avvisu. Intel ùn assume alcuna rispunsabilità o responsabilità derivante da l'applicazione o l'usu di qualsiasi informazione, pruduttu o serviziu descritta quì, salvu cum'è espressamente accunsentutu in scrittura da Intel. I clienti Intel sò cunsigliati per ottene l'ultima versione di e specificazioni di u dispositivu prima di cunfidendu qualsiasi infurmazione publicata è prima di fà ordini per prudutti o servizii.

Altri nomi è marche ponu esse rivendicate cum'è a pruprietà di l'altri.

ISO

• 9001: 2015
  Arregistratu

ID: 683795
Versione: 2019.08.30

Documenti / Risorse

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Referenze

• Manuale d'usu