AN 872 Programmable Acceleration Card s Intel Arria 10 GX FPGA

Zavedení

O tomto dokumentu

Tento dokument poskytuje metody pro odhad a ověření výkonu a tepelného výkonu vašeho návrhu AFU pomocí Intel® Programmable Acceleration Card s Intel Arria® 10 GX FPGA v cílové serverové platformě.

Specifikace napájení

Řadič správy desky monitoruje a spravuje tepelné a napájecí události na Intel FPGA PAC. Když se deska nebo FPGA přehřívá nebo odebírá nadměrný proud, řídicí jednotka pro správu desky vypne napájení FPGA kvůli ochraně. Následně také stáhne spojení PCIe, což může způsobit neočekávané selhání systému. Další podrobnosti o kritériích, která spouštějí vypnutí desky, najdete v části Auto-Shutdown. V normálních případech jsou teplota a výkon FPGA zdaleka hlavní příčinou vypnutí. Pro minimalizaci prostojů a zajištění stability systému Intel doporučuje, aby celkový výkon desky nepřesáhl 66 W a výkon FPGA nepřesáhl 45 W. Jednotlivé komponenty a sestavy desek mají variabilitu výkonu. Proto jsou nominální hodnoty nižší než limity, aby bylo zajištěno, že deska nebude vystavena náhodnému vypnutí v systému s proměnlivým pracovním zatížením a vstupními teplotami.

Specifikace napájení

Systém	Celkový výkon desky (watty)	Výkon FPGA (watty)
Systém s FPGA Interface Manager (FIM) a AFU, který běží s nejhorším případem omezení zátěže po dobu minimálně 15 minut při teplotě jádra 95 °C.	66	45

Celkový výkon desky se liší v závislosti na designu vaší funkční jednotky Accelerator (AFU) (množství a frekvence přepínání logiky), vstupní teplotě, systémové teplotě a průtoku vzduchu cílového slotu pro Intel FPGA PAC. Chcete-li tuto variabilitu zvládnout, společnost Intel doporučuje splnit tuto specifikaci napájení, abyste zabránili vypnutí napájení řadičem správy desky.

Související informace

Automatické vypnutí.

Předpoklady

Výrobce původního zařízení serveru (OEM) musí ověřit, že každý Intel FPGA PAC propojující slot PCIe v cílové serverové platformě může zůstat v tepelných limitech, i když deska spotřebovává maximální povolený výkon (66 W). Další informace naleznete v pokynech Intel PAC s Intel Arria 10 GX FPGA Platform Qualification Guidelines(1).

Požadavky na nástroje

K odhadu a vyhodnocení výkonu a tepelného výkonu musíte mít následující nástroje.

• Software:
  • Intel Acceleration Stack pro vývoj
  • BWtoolkit
  • Design AFU(2)
  • Skript Tcl (stažení) – Vyžaduje se pro formátování programování file pro analýzu
  • Early Power Estimator pro zařízení Intel Arria 10
  • Intel FPGA PAC Power Estimator Sheet (stáhnout)
• Železářské zboží:
  • Intel FPGA PAC
  • Micro-USB kabel (3)
  • Cílový server pro Intel FPGA PAC(4)

Společnost Intel doporučuje při instalaci softwaru postupovat podle Stručné úvodní příručky Intel Acceleration Stack pro Intel Programmable Acceleration Card s Intel Arria 10 GX FPGA.

Související informace

Stručný průvodce Intel Acceleration Stack pro programovatelnou akcelerační kartu Intel s Intel Arria 10 GX FPGA.

1. Chcete-li získat přístup k tomuto dokumentu, obraťte se na zástupce podpory společnosti Intel.
2. Adresář build_synth se vytvoří po kompilaci vašeho AFU.
3. V Acceleration Stack 1.2 se monitorování desky provádí přes PCIe.
4. Ujistěte se, že váš OEM ověřil cílový slot(y) PCIe v souladu s pokyny pro kvalifikaci platformy pro váš Intel FPGA PAC.

Použití ovladače správy desky

Automatické vypnutí

Board Management Controller monitoruje a řídí resety, různé napájecí lišty, FPGA a teploty desky. Když Board Management Controller zjistí podmínky, které mohou potenciálně poškodit desku, automaticky vypne napájení desky kvůli ochraně.

Poznámka: Když FPGA ztratí napájení, PCIe spojení mezi Intel FPGA PAC a hostitelem je mimo provoz. V mnoha systémech může připojení PCIe způsobit selhání systému.

Kritéria automatického vypnutí

Následující tabulka uvádí kritéria, při jejichž překročení Board Management Controller vypne napájení desky.

Parametr	Limit prahu
Napájení desky	66 W
12V Proud základní desky	6 A
12v Backplane Voltage	14 V
Proud 1.2V	16 A
1.2V Voltage	1.4 V
Proud 1.8V	8 A
1.8V Voltage	2.04 V
Proud 3.3V	8 A
3.3V Voltage	3.96 V
FPGA jádro svtage	1.08 V
Proud jádra FPGA	60 A
Teplota jádra FPGA	100 °C
Teplota přívodu jádra	120 °C
Teplota desky	80 °C
Teplota QSFP	90 °C
QSFP svtage	3.7 V

Obnova po automatickém vypnutí

Board Management Controller podrží napájení vypnuté až do dalšího cyklu napájení. Když se tedy vypne napájení karty Intel FPGA PAC, musíte server vypnout a znovu zapnout, aby se napájení vrátilo do Intel FPGA PAC.

Běžnou příčinou vypnutí napájení je přehřátí FPGA (když teplota jádra překročí 100 °C) nebo nadměrný odběr FPGA. K tomu obvykle dochází, když design AFU překračuje obálky výkonu definované v Intel FPGA PAC nebo když je nedostatečné proudění vzduchu. V tomto případě musíte snížit spotřebu energie ve vašem AFU.

Monitorujte palubní senzory pomocí OPAE

Pomocí programu příkazového řádku fpgainfo shromážděte data snímače teploty a výkonu z řídicí jednotky Board Management Controller. Tento program můžete používat s Acceleration Stack 1.2 a novějšími. Pro Acceleration Stack 1.1 nebo starší použijte nástroj BWMonitor, jak je popsáno v další části.

Chcete-li získat údaje o teplotě:

• bash-4.2 $ fpgainfo tepl

Sample výstup

Chcete-li shromáždit údaje o výkonu

• bash-4.2 $ fpgainfo výkon

Sample výstup

Monitorujte palubní senzory pomocí BWMonitor

• BWMonitor je nástroj BittWare, který umožňuje měřit teplotu FPGA/desky, svtage a aktuální.

Předpoklad: Mezi Intel FPGA PAC a serverem musíte nainstalovat kabel micro-USB.

1. Nainstalujte příslušný software BittWorks II Toolkit-Lite, firmware a bootloader.

Verze BittWorks II ToolkitLite kompatibilní s OS

Operační systém	Uvolnění	BittWorks II Toolkit-Lite verze	Install Command
CentOS 7.4/RHEL 7.4	2018.6 Enterprise Linux 7 (64bitový)	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 (64bitový)	bw2tk- lite-2018.6.u1604.amd64.deb
			sudo dpkg -i bw2tk-\ 2018.6.u1604.amd64.deb

Viz Začínáme webstránku pro stažení firmwaru a nástrojů BMC

• Verze firmwaru BMC: 26889
• Verze BMC Bootloader: 26879

Uložit files do známého umístění na hostitelském počítači. Následující skript vás vyzve k zadání tohoto umístění.

Přidejte nástroj Bittware do PATH:

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

BWMonitor můžete spustit pomocí

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

Sample Měření

Ověření napájení návrhu AFU

Průtok měření výkonu

Chcete-li vyhodnotit sílu vašeho návrhu AFU, zachyťte následující metriky:

• Celkový výkon desky a teplota FPGA
  • (po 15 minutách spuštění nejhorších datových vzorů na vašem návrhu)
• Statický výkon a teplota
  • (pomocí návrhu měření statického výkonu)
• Statický výkon v nejhorším případě
  • (předpokládané hodnoty pomocí Early Power Estimator pro zařízení Intel Arria 10)

Poté použijte Intel FPGA PAC Power Estimator Sheet (stáhnout) s těmito zaznamenanými metrikami k ověření, zda váš návrh AFU splňuje specifikaci.

Měření celkového výkonu desky

Postupujte podle těchto kroků

1. Nainstalujte Intel PAC s Intel Arria 10 GX FPGA do kvalifikovaného slotu PCIe na serveru. Pokud pro měření používáte BWMonitor, připojte kabel Micro-USB ze zadní strany karty k libovolnému portu USB na serveru.
2. Načtěte AFU a běžte na maximální výkon.
   • Pokud AFU používá Ethernet, ujistěte se, že je síťový kabel nebo modul zasunutý a připojený k propojovacímu partnerovi a že je v AFU zapnutý síťový provoz.
   • Je-li to vhodné, spouštějte DMA nepřetržitě, abyste mohli využívat interní DDR4.
   • Spouštějte své aplikace na hostiteli, abyste napájeli AFU provoz v nejhorším případě a také plně využívali FPGA. Ujistěte se, že zatěžujete FPGA nejvíce stresujícím datovým provozem. Spusťte tento krok minimálně 15 minut, aby se teplota jádra FPGA ustálila.
     • Poznámka: Během testování sledujte celkový výkon desky, výkon FPGA a hodnotu teploty jádra FPGA, abyste zajistili, že zůstanou v rámci specifikace. Pokud je dosaženo limitů 66 W, 45 W nebo 100 °C, okamžitě zastavte test.
3. Poté, co se teplota jádra FPGA ustálí, použijte program fpgainfo nebo nástroj BWMonitor k zaznamenání celkového výkonu desky a teploty jádra FPGA. Zadejte tyto hodnoty do řádku Krok 1: Měření celkového výkonu desky listu Intel FPGA PAC Power Estimator Sheet.

Intel FPGA PAC Power Estimator Sheet Sample

Měření reálného statického výkonu

Svodový proud je hlavní příčinou kolísání spotřeby energie mezi deskami. Měření výkonu z výše uvedené části zahrnují výkon způsobený svodovým proudem (statický výkon) a výkon díky logice AFU (dynamický výkon). V této části změříte statický výkon testované desky, abyste pochopili dynamický výkon.

Před měřením statického výkonu FPGA použijte skript disable-gpio-input-bufferintelpac-arria10-gx.tcl (stáhněte si) ke zpracování programování FPGA. file, (*.sof file), který obsahuje design FIM a AFU. Skript tcl deaktivuje všechny vstupní piny FPGA, aby se zajistilo, že uvnitř FPGA nedochází k přepínání (což znamená žádné dynamické napájení). Viz Minimální průtok Přample kompilovat jakoample AFU. Vygenerovaný *.sof file se nachází na adrese:

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

Musíte uložit disable-gpio-input-buffer-intel-pac-arria10-gx.tcl do výše uvedeného adresáře a poté spustit následující příkaz

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

Sample výstup

Info: ******************************************************* ****************** Informace:
Běžící Quartus Prime Assembler
Info: Verze 17.1.1 Sestavení 273 12. 19. 2017 SJ Pro Edition
Info: Copyright (C) 2017 Intel Corporation. Všechna práva vyhrazena. Info: Vaše použití
návrhových nástrojů společnosti Intel Corporation, logických funkcí Info: a dalšího softwaru a nástrojů a jeho AMPP partnerská logika Info: funkce a jakýkoli výstup filez kterékoli z výše uvedených informací: (včetně programování nebo simulace zařízení files) a jakékoli informace: související dokumentace nebo informace výslovně podléhají podmínkám licenční smlouvy programu Intel: smlouva o předplatném, licenční smlouva Intel Quartus Prime, informace:

Po úspěšném provedení skriptu tcl se afu_*.sof file je aktualizován a připraven pro programování FPGA.

Chcete-li změřit skutečný statický výkon, postupujte podle těchto kroků

1. K naprogramování *.sof použijte programátor Intel Quartus® Prime file. Podrobné kroky naleznete v části Použití programátoru Intel Quartus Prime na straně 12.
2. Sledujte teplotu jádra FPGA, svtage a aktuální pomocí nástroje BWMonitor. Zadejte tyto hodnoty do řádku Krok 2: Měření statického výkonu jádra FPGA listu Intel FPGA PAC Power Estimator Sheet.

Související informace

• Stručný průvodce Intel Acceleration Stack pro programovatelnou akcelerační kartu Intel s Intel Arria 10 GX FPGA
• Monitorujte palubní senzory pomocí BWMonitor.

Pomocí programátoru Intel Quartus Prime

Chcete-li provést tyto kroky, musíte mít kabel micro USB připojený mezi Intel FPGA PAC a serverem:

1. Najděte kořenový port a koncový bod karty Intel FPGA PAC: $ ​​lspci -tv | grep 09c4

ExampVýstup 1 ukazuje, že kořenový port je d7:0.0 a koncový bod je d8:0.0

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

ExampVýstup 2 ukazuje, že kořenový port je 0:1.0 a koncový bod je 3:0.0

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

ExampVýstup 3 ukazuje, že kořenový port je 85:2.0 a koncový bod je 86:0.0 a

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

Poznámka: Žádný výstup indikuje selhání výčtu zařízení PCIe* a že flash není naprogramován.

• #Maskujte neopravitelné chyby a opravitelné chyby FPGA
  • $ sudo setpci -s d8:0.0 ECAP_AER+0x08.L=0xFFFFFFFF
  • $ sudo setpci -s d8:0.0 ECAP_AER+0x14.L=0xFFFFFFFF
• # Maskovat neopravitelné chyby a Maskovat opravitelné chyby RP
  • $ sudo setpci -s d7:0.0 ECAP_AER+0x08.L=0xFFFFFFFF
  • $ sudo setpci -s d7:0.0 ECAP_AER+0x14.L=0xFFFFFFFF

Spusťte následující příkaz Intel Quartus Prime Programmer:

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

1. Chcete-li demaskovat neopravitelné chyby a maskovat opravitelné chyby, spusťte následující příkazy
   • # Odmaskujte neopravitelné chyby a maskujte opravitelné chyby FPGA
     • $ sudo setpci -s d8:0.0 ECAP_AER+0x08.L=0x00000000
     • $ sudo setpci -s d8:0.0 ECAP_AER+0x14.L=0x00000000
   • # Odmaskujte neopravitelné chyby a maskujte opravitelné chyby RP:
     • $ sudo setpci -s d7:0.0 ECAP_AER+0x08.L=0x00000000
     • $ sudo setpci -s d7:0.0 ECAP_AER+0x14.L=0x00000000
2. Restartujte.

Související informace

Stručný průvodce Intel Acceleration Stack pro programovatelnou akcelerační kartu Intel s Intel Arria 10 GX FPGA

Odhad nejhoršího statického výkonu jádra

Pro odhad nejhoršího možného statického výkonu postupujte podle těchto kroků

1. Viz Minimální průtok Přample kompilovat jakoample AFU se nachází na adrese:
   • /hw/samples/ /
2. V softwaru Intel Quartus Prime Pro Edition klepněte na File > Otevřete projekt a vyberte svůj .qpf file k otevření projektu syntézy AFU z následující cesty:
   • /hw/samples/ /build_synth/build
3. Klikněte na Projekt > Generovat EPE File k vytvoření požadovaného .csv file.
   • Krok 2 Ilustrace
4. Otevřete nástroj Early Power Estimator(5) a klikněte na ikonu Import CSV. Vyberte výše vygenerovaný soubor CSV file.
   • Poznámka: Při importu souboru .csv můžete varování ignorovat file.
5. Vstupní parametry se vyplňují automaticky.

• Změňte hodnotu na User Entered v Junction Temp. hřiště TJ. A nastavte Junction Temp. TJ (°C) pole na 95
• Změňte pole Výkonové charakteristiky z Typické na Maximální.
• V nástroji EPE je PSTATIC celkový statický výkon ve wattech. Nejhorší případ statického výkonu jádra můžete vypočítat na kartě Zpráva

Nástroj EPE Sample Výstup

Přehled Tab

V exampJak je uvedeno výše, celkový statický proud jádra FPGA je součtem veškerého statického proudu a pohotovostního proudu při 0.9 V (VCC, VCCP, VCCERAM). Zadejte tyto hodnoty do řádku Krok 3: Nejhorší statický výkon z EPE v tabulce Intel FPGA PAC Power Estimator Sheet. Sledujte řádek Vypočítaný výstup pro maximální spotřebu energie vašeho AFU.

Dokument Historie revizí pro tepelné a napájecí pokyny pro Intel PAC s Intel Arria 10 GX FPGA

Verze dokumentu	Změny
2019.08.30	Počáteční vydání.

Intel Corporation. Všechna práva vyhrazena. Intel, logo Intel a další značky Intel jsou ochranné známky společnosti Intel Corporation nebo jejích dceřiných společností. Společnost Intel zaručuje výkon svých FPGA a polovodičových produktů podle aktuálních specifikací v souladu se standardní zárukou společnosti Intel, ale vyhrazuje si právo provádět změny jakýchkoli produktů a služeb kdykoli bez upozornění. Společnost Intel nepřebírá žádnou odpovědnost nebo závazky vyplývající z aplikace nebo použití jakýchkoli informací, produktů nebo služeb zde popsaných, s výjimkou případů, kdy je společnost Intel výslovně písemně odsouhlasena. Zákazníkům společnosti Intel se doporučuje získat nejnovější verzi specifikací zařízení předtím, než se budou spoléhat na jakékoli zveřejněné informace a než zadají objednávky na produkty nebo služby.

Jiná jména a značky mohou být nárokovány jako vlastnictví jiných.

ISO

• 9001:2015
  Registrovaný

ID: 683795
Verze: 2019.08.30

Dokumenty / zdroje

Intel AN 872 Programmable Acceleration Card s Intel Arria 10 GX FPGA [pdfUživatelská příručka AN 872 Programmable Acceleration Card s Intel Arria 10 GX FPGA, AN 872, Programmable Acceleration Card s Intel Arria 10 GX FPGA

Reference

• Uživatelská příručka