AN 872 programmerbart accelerationskort med Intel Arria 10 GX FPGA

Indledning

Om dette dokument

Dette dokument giver metoder til at estimere og validere kraften og den termiske ydeevne af dit AFU-design ved hjælp af Intel® Programmable Acceleration Card med Intel Arria® 10 GX FPGA i målserverplatformen.

Power Specification

Board-styringscontrolleren overvåger og styrer termiske og strømhændelser på Intel FPGA PAC. Når kortet eller FPGA'en overophedes eller trækker for høj strøm, lukker styreenheden til styringen af ​​FPGA'en FPGA-strømmen ned for at beskytte. Efterfølgende bringer det også PCIe-linket ned, hvilket kan forårsage et uventet systemnedbrud. Se Auto-Shutdown for flere detaljer om de kriterier, der udløser nedlukning af kortet. I normale tilfælde er FPGA-temperaturen og -effekten langt den førende årsag til nedlukning. For at minimere nedetid og sikre systemstabilitet anbefaler Intel, at den samlede korteffekt ikke overstiger 66 W, og FPGA-effekten ikke overstiger 45 W. Individuelle komponenter og kortsamlinger har effektvariabilitet. Derfor er de nominelle værdier lavere end grænserne for at sikre, at tavlen ikke oplever en tilfældig nedlukning i et system med varierende arbejdsbelastning og indgangstemperaturer.

Power Specification

System	Samlet bordeffekt (watt)	FPGA-effekt (watt)
Et system med en FPGA Interface Manager (FIM) og AFU, der kører med worst-case drosling arbejdsbelastning i minimum 15 minutter ved en kernetemperatur på 95°C.	66	45

Den samlede kortstyrke varierer afhængigt af din Accelerator Functional Unit (AFU) design (mængde og frekvens af logikskift), indløbstemperatur, systemtemperatur og luftstrøm i målslottet til Intel FPGA PAC. For at styre denne variabilitet anbefaler Intel, at du opfylder denne strømspecifikation for at forhindre strømafbrydelse fra Board Management Controller.

Relateret information

Automatisk nedlukning.

Forudsætninger

Serverens originale udstyrsproducent (OEM) skal validere, at hver Intel FPGA PAC-grænseflade til en PCIe-slot i en målserverplatform kan forblive inden for de termiske grænser, selv når kortet bruger den maksimalt tilladte effekt (66 W). For mere information henvises til Intel PAC med Intel Arria 10 GX FPGA Platform Qualification Guidelines(1).

Værktøjskrav

Du skal have følgende værktøjer til at estimere og evaluere effekt og termisk ydeevne.

• Software:
  • Intel Acceleration Stack til udvikling
  • BWværktøjssæt
  • AFU Design(2)
  • Tcl-script (download) – Påkrævet for at formatere programmeringen file til analyse
  • Tidlig Power Estimator til Intel Arria 10-enheder
  • Intel FPGA PAC Power Estimator Sheet (download)
• Hardware:
  • Intel FPGA PAC
  • Mikro-USB-kabel (3)
  • Målserver til Intel FPGA PAC(4)

Intel anbefaler, at du følger Intel Acceleration Stack Quick Start Guide for Intel Programmable Acceleration Card med Intel Arria 10 GX FPGA til softwareinstallation.

Relateret information

Intel Acceleration Stack Quick Start Guide til Intel Programmable Acceleration Card med Intel Arria 10 GX FPGA.

1. Kontakt din Intel-supportrepræsentant for at få adgang til dette dokument.
2. Biblioteket build_synth oprettes efter du kompilerer din AFU.
3. I Acceleration Stack 1.2 udføres kortovervågningen over PCIe.
4. Sørg for, at din OEM har valideret den eller de målrettede PCIe-slots i overensstemmelse med Platform Qualification Guidelines for din Intel FPGA PAC.

Brug af bestyrelsens ledelsescontroller

Automatisk nedlukning

Board Management Controller overvåger og kontrollerer nulstillinger, forskellige strømskinner, FPGA og korttemperaturer. Når Board Management Controller registrerer forhold, der potentielt kan beskadige kortet, lukker den automatisk strømmen til kortet for beskyttelse.

Note: Når FPGA'en mister strøm, er PCIe-forbindelsen mellem Intel FPGA PAC'en og værten nede. I mange systemer kan PCIe link-down forårsage et systemnedbrud.

Kriterier for automatisk nedlukning

Følgende tabel viser de kriterier, ud over hvilke bestyrelsesstyringscontrolleren lukker strømmen til bestyrelsen.

Parameter	Tærskelgrænse
Board Power	66 W
12v Backplane Strøm	6 A
12v Backplane Voltage	14 V
1.2v strøm	16 A
1.2v Voltage	1.4 V
1.8v strøm	8 A
1.8v Voltage	2.04 V
3.3v strøm	8 A
3.3v Voltage	3.96 V
FPGA Core Voltage	1.08 V
FPGA kernestrøm	60 A
FPGA kernetemperatur	100°C
Kerneforsyningstemperatur	120°C
Bordtemperatur	80°C
QSFP temperatur	90°C
QSFP bindtage	3.7 V

Gendannelse efter automatisk nedlukning

Board Management Controller holder strømmen slukket indtil næste strømcyklus. Derfor, når et Intel FPGA PAC-kort slukkes, skal du tænde for serveren for at returnere strøm til Intel FPGA PAC.

Den almindelige årsag til strømafbrydelse er FPGA-overophedning (når kernetemperaturen er over 100°C), eller FPGA'en trækker for høj strøm. Dette sker typisk, når AFU-designet overstiger de Intel FPGA PAC-definerede strømkonvolutter, eller der er utilstrækkelig luftstrøm. I dette tilfælde skal du reducere strømforbruget i din AFU.

Overvåg indbyggede sensorer ved hjælp af OPAE

Brug kommandolinjeprogrammet fpgainfo til at indsamle temperatur- og effektsensordata fra Board Management Controller. Du kan bruge dette program med Acceleration Stack 1.2 og senere. Til Acceleration Stack 1.1 eller ældre skal du bruge BWMonitor-værktøjet som beskrevet i næste afsnit.

For at indsamle temperaturdata:

• bash-4.2$ fpgainfo temp

Sample output

For at indsamle strømdata

• bash-4.2$ fpgainfo strøm

Sample output

Overvåg indbyggede sensorer ved hjælp af BWMonitor

• BWMonitor er et BittWare-værktøj, der giver dig mulighed for at måle FPGA/board temperatur, voltage, og nuværende.

Forudsætning: Du skal installere et mikro-USB-kabel mellem Intel FPGA PAC'en og serveren.

1. Installer den relevante BittWorks II Toolkit-Lite-software, firmware og bootloader.

OS-kompatibel BittWorks II ToolkitLite-version

Operativsystem	Frigøre	BittWorks II Toolkit-Lite-version	Installer kommando
CentOS 7.4/RHEL 7.4	2018.6 Enterprise Linux 7 (64-bit)	bw2tk- lite-2018.6.el7.x86_64.rpm
			sudo yum installer 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

Se Kom godt i gang webside for at downloade BMC firmware og værktøjer

• BMC Firmwareversion: 26889
• BMC Bootloader version: 26879

Gem files til en kendt placering på værtsmaskinen. Følgende script beder om denne placering.

Tilføj Bittware-værktøj til PATH:

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

Du kan starte BWMonitor vha

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

Sample Målinger

AFU Design Power Verification

Effektmåling Flow

For at evaluere styrken til dit AFU-design skal du fange følgende metrics:

• Samlet bordeffekt og FPGA-temperatur
  • (efter at have kørt de værst tænkelige datamønstre på dit design i 15 minutter)
• Statisk effekt og temperatur
  • (ved hjælp af et statisk effektmålingsdesign)
• Værste tilfælde statisk strøm
  • (forudsagte værdier ved hjælp af Early Power Estimator til Intel Arria 10-enheder)

Brug derefter Intel FPGA PAC Power Estimator Sheet (download) med disse registrerede metrics for at kontrollere, om dit AFU-design opfylder specifikationen.

Måling af den samlede bestyrelsesstyrke

Følg disse trin

1. Installer Intel PAC'en med Intel Arria 10 GX FPGA i en kvalificeret PCIe-slot på serveren. Hvis du bruger BWMonitor til måling, skal du tilslutte mikro-USB-kablet fra bagsiden af ​​kortet til enhver USB-port på serveren.
2. Indlæs din AFU og kør med dens maksimale effekt.
   • Hvis AFU'en bruger Ethernet, skal du sikre dig, at netværkskablet eller modulet er indsat og forbundet til linkpartneren, og netværkstrafikken er tændt i AFU'en.
   • Hvis det er relevant, skal du køre DMA kontinuerligt for at udøve indbygget DDR4.
   • Kør dine applikationer på værten for at give AFU'en den værst tænkelige trafik samt for at udnytte FPGA fuldt ud. Sørg for, at du stresser FPGA med den mest stressende datatrafik. Kør dette trin i mindst 15 minutter for at lade FPGA-kernetemperaturen falde.
     • Note: Under test skal du overvåge den samlede korteffekt, FPGA-effekt og FPGA-kernetemperaturværdi for at sikre, at de forbliver inden for specifikationerne. Hvis grænserne på 66 W, 45 W eller 100°C nås, skal testen stoppes med det samme.
3. Når FPGA-kernetemperaturen er blevet stabil, skal du bruge programmet fpgainfo eller BWMonitor-værktøjet til at registrere den samlede kortstrøm og FPGA-kernetemperaturen. Indtast disse værdier i række Trin 1: Total board power måling af Intel FPGA PAC Power Estimator Sheet.

Intel FPGA PAC Power Estimator Sheet Sample

Måling af den virkelige statiske kraft

Lækstrøm er en førende årsag til variationer i strømforbruget fra bord til bord. Effektmålingerne fra ovenstående afsnit inkluderer effekt på grund af lækstrøm (statisk effekt) og effekt på grund af AFU-logikken (dynamisk effekt). I dette afsnit vil du måle den statiske kraft af brættet under test for at forstå den dynamiske kraft.

Før du måler den statiske FPGA-effekt, skal du bruge disable-gpio-input-bufferintelpac-arria10-gx.tcl-scriptet (download) til at behandle FPGA-programmeringen file, (*.sof file) som indeholder et FIM- og AFU-design. tcl-scriptet deaktiverer alle FPGA-inputben for at sikre, at der ikke er nogen omskiftning inde i FPGA'en (hvilket betyder ingen dynamisk strøm). Se Minimal Flow Example at kompilere somample AFU. Den genererede *.sof file er placeret på:

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

Du skal gemme disable-gpio-input-buffer-intel-pac-arria10-gx.tcl i ovenstående mappe og derefter køre følgende kommando

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

Sample output

Info: ************************************************** ***************** Info:
Kører Quartus Prime Assembler
Info: Version 17.1.1 Build 273 12/19/2017 SJ Pro Edition
Info: Copyright (C) 2017 Intel Corporation. Alle rettigheder forbeholdes. Info: Dit brug
af Intel Corporations designværktøjer, logiske funktioner Info: og anden software og værktøjer, og dens AMPP partnerlogik Info: funktioner og enhver udgang files fra nogen af ​​de foregående Info: (inklusive enhedsprogrammering eller simulering files), og enhver Info: tilknyttet dokumentation eller information er udtrykkeligt underlagt Info: af vilkårene og betingelserne i Intel Program License Info: Abonnementsaftale, Intel Quartus Prime License Agreement, Info:

Efter vellykket eksekvering af tcl-scriptet vil afu_*.sof file er opdateret og klar til FPGA-programmering.

Følg disse trin for at måle den reelle statiske effekt

1. Brug Intel Quartus® Prime-programmøren til at programmere *.sof file. Se brug af Intel Quartus Prime Programmer på side 12 for detaljerede trin.
2. Overvåg FPGA-kernetemperaturen, voltage, og aktuelle ved hjælp af BWMonitor-værktøjet. Indtast disse værdier i række Trin 2: FPGA kerne statisk effektmåling af Intel FPGA PAC Power Estimator Sheet.

Relateret information

• Intel Acceleration Stack Quick Start Guide til Intel Programmerbart Acceleration Card med Intel Arria 10 GX FPGA
• Overvåg indbyggede sensorer ved hjælp af BWMonitor.

Brug af Intel Quartus Prime Programmer

Du skal have mikro-USB-kablet tilsluttet mellem Intel FPGA PAC og serveren for at udføre disse trin:

1. Find rodporten og endepunktet på Intel FPGA PAC-kortet: $ lspci -tv | grep 09c4

Exampudgang 1 viser, at rodporten er d7:0.0 og endepunktet er d8:0.0

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

Exampudgang 2 viser, at rodporten er 0:1.0 og endepunktet er 3:0.0

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

Exampudgang 3 viser, at rodporten er 85:2.0 og endepunktet er 86:0.0 og

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

Note: Intet output indikerer en fejl i PCIe*-enheden, og at flashen ikke er programmeret.

• #Mask ukorrigerbare fejl og korrigerbare fejl i FPGA
  • $ sudo setpci -s d8:0.0 ECAP_AER+0x08.L=0xFFFFFFFF
  • $ sudo setpci -s d8:0.0 ECAP_AER+0x14.L=0xFFFFFFFF
• # Masker ukorrigerbare fejl og Masker korrigerbare fejl i RP
  • $ sudo setpci -s d7:0.0 ECAP_AER+0x08.L=0xFFFFFFFF
  • $ sudo setpci -s d7:0.0 ECAP_AER+0x14.L=0xFFFFFFFF

Kør følgende Intel Quartus Prime Programmer-kommando:

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

1. For at afmaskere ukorrigerbare fejl og maskere korrigerbare fejl skal du køre følgende kommandoer
   • # Afmasker ukorrigerbare fejl og masker korrigerbare fejl i FPGA
     • $ sudo setpci -s d8:0.0 ECAP_AER+0x08.L=0x00000000
     • $ sudo setpci -s d8:0.0 ECAP_AER+0x14.L=0x00000000
   • # Afmasker ukorrigerbare fejl og masker korrigerbare fejl i RP:
     • $ sudo setpci -s d7:0.0 ECAP_AER+0x08.L=0x00000000
     • $ sudo setpci -s d7:0.0 ECAP_AER+0x14.L=0x00000000
2. Genstart.

Relateret information

Intel Acceleration Stack Quick Start Guide til Intel Programmerbart Acceleration Card med Intel Arria 10 GX FPGA

Estimering af den værste statiske kernekraft

Følg disse trin for at estimere den værste statiske effekt

1. Se Minimal Flow Example at kompilere somample AFU placeret på:
   • /hw/samples/ /
2. Klik på i Intel Quartus Prime Pro Edition-softwaren File > Åbn Project og vælg din .qpf file for at åbne AFU-synteseprojektet fra følgende sti:
   • /hw/samples/ /build_synth/build
3. Klik på Projekt > Generer EPE File for at oprette den nødvendige .csv file.
   • Trin 2 Illustration
4. Åbn Early Power Estimator-værktøjet(5), og klik på Importer CSV-ikonet. Vælg den ovenfor genererede .csv file.
   • Note: Du kan ignorere advarslen, mens du importerer .csv file.
5. Indgangsparametre udfyldes automatisk.

• Skift værdien til Bruger indtastet i Junction Temp. TJ felt. Og indstil Junction Temp. TJ (°C) felt til 95
• Skift feltet Strømkarakteristik fra Typisk til Maksimum.
• I EPE-værktøjet er PSTATIC den samlede statiske effekt i watt. Du kan beregne den værste statiske kernekraft fra fanen Rapport

EPE-værktøj Sample Udgang

Fanen Rapport

I exampSom vist ovenfor er den samlede statiske FPGA-kernestrøm summen af ​​al statisk strøm og standbystrøm ved 0.9V (VCC, VCCP, VCCERAM). Indtast disse værdier i række Trin 3: Værste statiske effekt fra EPE på Intel FPGA PAC Power Estimator Sheet. Overhold rækken beregnet output for det maksimale strømforbrug for din AFU.

Dokument revisionshistorik for varme- og strømretningslinjer for Intel PAC med Intel Arria 10 GX FPGA

Dokumentversion	Ændringer
2019.08.30	Første udgivelse.

Intel Corporation. Alle rettigheder forbeholdes. Intel, Intel-logoet og andre Intel-mærker er varemærker tilhørende Intel Corporation eller dets datterselskaber. Intel garanterer ydeevnen af ​​sine FPGA- og halvlederprodukter i henhold til de aktuelle specifikationer i overensstemmelse med Intels standardgaranti, men forbeholder sig retten til at foretage ændringer af produkter og tjenester til enhver tid uden varsel. Intel påtager sig intet ansvar eller erstatningsansvar som følge af applikationen eller brugen af ​​oplysninger, produkter eller tjenester beskrevet heri, undtagen som udtrykkeligt skriftligt aftalt af Intel. Intel-kunder rådes til at indhente den seneste version af enhedsspecifikationerne, før de stoler på nogen offentliggjort information, og før de afgiver ordrer på produkter eller tjenester.

Andre navne og mærker kan hævdes som andres ejendom.

ISO

• 9001:2015
  Registreret

ID: 683795
Version: 2019.08.30

Dokumenter/ressourcer

intel AN 872 programmerbart accelerationskort med Intel Arria 10 GX FPGA [pdfBrugervejledning AN 872 programmerbart accelerationskort med Intel Arria 10 GX FPGA, AN 872, programmerbart accelerationskort med Intel Arria 10 GX FPGA

Referencer

• Brugermanual