AN 872 programabilna kartica za ubrzanje s Intel Arria 10 GX FPGA

Uvod

O ovom dokumentu

Ovaj dokument pruža metode za procjenu i provjeru snage i toplinske izvedbe vašeg AFU dizajna pomoću Intel® programabilne kartice za ubrzanje s Intel Arria® 10 GX FPGA u platformi ciljnog poslužitelja.

Specifikacija snage

Kontroler za upravljanje pločom prati i upravlja događajima topline i napajanja na Intel FPGA PAC. Kada se ploča ili FPGA pregrijavaju ili troše prekomjernu struju, upravljački upravljač ploče isključuje napajanje FPGA radi zaštite. Nakon toga također prekida PCIe vezu što može uzrokovati neočekivani pad sustava. Pogledajte Automatsko isključivanje za više detalja o kriterijima koji pokreću isključivanje ploče. U normalnim slučajevima, temperatura i snaga FPGA daleko su vodeći uzrok gašenja. Kako bi se minimaliziralo vrijeme zastoja i osigurala stabilnost sustava, Intel preporučuje da ukupna snaga ploče ne prelazi 66 W, a snaga FPGA ne prelazi 45 W. Pojedinačne komponente i sklopovi ploče imaju varijabilnost snage. Stoga su nominalne vrijednosti niže od ograničenja kako bi se osiguralo da ploča ne doživi nasumično gašenje u sustavu s različitim radnim opterećenjima i ulaznim temperaturama.

Specifikacija snage

sustav	Ukupna snaga ploče (vati)	FPGA snaga (wati)
Sustav s FPGA upraviteljem sučelja (FIM) i AFU-om koji radi s radnim opterećenjem prigušivanja u najgorem slučaju najmanje 15 minuta na temperaturi jezgre od 95°C.	66	45

Ukupna snaga ploče varira ovisno o dizajnu funkcionalne jedinice akceleratora (AFU) (količina i učestalost logičkog prebacivanja), ulaznoj temperaturi, temperaturi sustava i protoku zraka ciljnog utora za Intel FPGA PAC. Kako biste upravljali ovom varijabilnošću, Intel preporučuje da zadovoljite ovu specifikaciju napajanja kako biste spriječili isključivanje napajanja od strane kontrolera upravljanja pločom.

Povezane informacije

Automatsko isključivanje.

Preduvjeti

Proizvođač originalne opreme poslužitelja (OEM) mora potvrditi da svako Intel FPGA PAC sučelje s PCIe utorom na platformi ciljnog poslužitelja može ostati unutar toplinskih ograničenja čak i kada ploča troši maksimalno dopuštenu snagu (66 W). Za više informacija pogledajte Intel PAC s kvalifikacijskim smjernicama za Intel Arria 10 GX FPGA platformu(1).

Zahtjevi za alate

Morate imati sljedeće alate za procjenu i procjenu snage i toplinske izvedbe.

• Softver:
  • Intel Acceleration Stack za razvoj
  • BWtoolkit
  • AFU dizajn (2)
  • Tcl skripta (preuzimanje) – Potreban za formatiranje programiranja file za analizu
  • Rani procjenitelj snage za Intel Arria 10 uređaje
  • Intel FPGA PAC Power Estimator Sheet (preuzimanje)
• Hardver:
  • Intel FPGA PAC
  • Micro-USB kabel (3)
  • Ciljni poslužitelj za Intel FPGA PAC(4)

Intel vam preporučuje da slijedite Vodič za brzi početak Intel Acceleration Stack za Intel programabilnu karticu za ubrzanje s Intel Arria 10 GX FPGA za instalaciju softvera.

Povezane informacije

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

1. Za pristup ovom dokumentu obratite se predstavniku Intelove podrške.
2. Direktorij build_synth kreira se nakon što kompajlirate svoj AFU.
3. U Acceleration Stack 1.2, nadzor ploče se izvodi preko PCIe.
4. Provjerite je li vaš OEM potvrdio ciljani PCIe utor(e) u skladu sa Smjernicama za kvalifikaciju platforme za vaš Intel FPGA PAC.

Korištenje kontrolera upravljanja pločom

Automatsko isključivanje

Kontroler upravljanja pločom nadzire i kontrolira resetiranje, različite vodove napajanja, FPGA i temperature ploče. Kada Controller upravljanja pločom osjeti uvjete koji potencijalno mogu oštetiti ploču, automatski isključuje napajanje ploče radi zaštite.

Bilješka: Kada FPGA izgubi napajanje, PCIe veza između Intel FPGA PAC-a i glavnog računala je u prekidu. U mnogim sustavima PCIe veza može uzrokovati pad sustava.

Kriteriji automatskog isključivanja

Sljedeća tablica navodi kriterije izvan kojih kontroler upravljanja pločom isključuje napajanje ploče.

Parametar	Ograničenje praga
Snaga odbora	66 W
12v struja stražnje ploče	6 A
12v stražnja ploča 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 jezgre	120°C
Temperatura ploče	80°C
QSFP temperatura	90°C
QSFP Voltage	3.7 V

Oporavak nakon automatskog isključivanja

Kontroler upravljanja pločom drži isključeno napajanje do sljedećeg ciklusa napajanja. Stoga, kada se napajanje Intel FPGA PAC kartice isključi, morate ponovno uključiti poslužitelj da vrati napajanje Intel FPGA PAC-u.

Uobičajeni uzrok prekida napajanja je pregrijavanje FPGA (kada je temperatura jezgre iznad 100°C) ili FPGA troši prekomjernu struju. To se obično događa kada AFU dizajn premašuje Intel FPGA PAC definirane ovojnice snage ili nema dovoljnog protoka zraka. U tom slučaju morate smanjiti potrošnju energije u svom AFU-u.

Pratite senzore na vozilu pomoću OPAE

Upotrijebite program naredbenog retka fpgainfo za prikupljanje podataka senzora temperature i snage s kontrolera upravljanja pločom. Ovaj program možete koristiti s Acceleration Stack 1.2 i novijim verzijama. Za Acceleration Stack 1.1 ili stariji koristite alat BWMonitor kao što je opisano u sljedećem odjeljku.

Za prikupljanje podataka o temperaturi:

• bash-4.2$ fpgainfo temp

Sample izlaz

Za prikupljanje podataka o snazi

• bash-4.2$ fpgainfo snaga

Sample izlaz

Pratite ugrađene senzore pomoću BWMonitora

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

Preduvjet: Morate instalirati mikro-USB kabel između Intel FPGA PAC i poslužitelja.

1. Instalirajte odgovarajući BittWorks II Toolkit-Lite softver, firmware i bootloader.

BittWorks II ToolkitLite verzija kompatibilna s OS-om

Operativni sustav	Otpuštanje	BittWorks II Toolkit-Lite verzija	Instalirajte naredbu
CentOS 7.4/RHEL 7.4	2018.6 Enterprise Linux 7 (64-bitni)	bw2tk- lite-2018.6.el7.x86_64.rpm
			sudo yum instaliraj bw2tk-\ lite-2018.6.el7.x86_64.rpm
Ubuntu 16.04	2018.6 Ubuntu 16.04 (64-bitni)	bw2tk- lite-2018.6.u1604.amd64.deb
			sudo dpkg -i bw2tk-\ 2018.6.u1604.amd64.deb

Pogledajte Početak rada webstranicu za preuzimanje BMC firmware-a i alata

• Verzija firmvera BMC: 26889
• Inačica BMC Bootloadera: 26879

Spremi files na poznato mjesto na glavnom računalu. Sljedeća skripta traži ovu lokaciju.

Dodaj Bittware alat u PATH:

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

Možete pokrenuti BWMonitor pomoću

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

Sample Mjerenja

Provjera snage dizajna AFU

Protok mjerenja snage

Za procjenu snage za vaš AFU dizajn, uhvatite sljedeće metrike:

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

Zatim upotrijebite Intel FPGA PAC Power Estimator Sheet (preuzimanje) s ovim snimljenim metričkim podacima kako biste provjerili zadovoljava li vaš AFU dizajn specifikaciju.

Mjerenje ukupne snage ploče

Slijedite ove korake

1. Instalirajte Intel PAC s Intel Arria 10 GX FPGA u kvalificirani PCIe utor na poslužitelju. Ako za mjerenje koristite BWMonitor, spojite Micro-USB kabel sa stražnje strane kartice na bilo koji USB priključak poslužitelja.
2. Napunite svoj AFU i pokrenite ga maksimalnom snagom.
   • Ako AFU koristi Ethernet, provjerite je li mrežni kabel ili modul umetnut i povezan s partnerom za vezu i je li mrežni promet uključen u AFU-u.
   • Ako je prikladno, neprekidno pokrenite DMA za vježbanje ugrađenog DDR4.
   • Pokrenite svoje aplikacije na glavnom računalu kako biste nahranili AFU prometom u najgorem slučaju, kao i za potpunu vježbu FPGA. Uvjerite se da stavljate naglasak na FPGA s najstresnijim podatkovnim prometom. Pokrenite ovaj korak minimalno 15 minuta kako biste dopustili da se temperatura jezgre FPGA stabilizira.
     • Bilješka: Tijekom testiranja pratite ukupnu snagu ploče, snagu FPGA i vrijednost temperature jezgre FPGA kako biste bili sigurni da ostaju unutar specifikacije. Ako se dosegnu granice od 66 W, 45 W ili 100°C, odmah prekinite test.
3. Nakon što temperatura jezgre FPGA postane stabilna, koristite program fpgainfo ili alat BWMonitor za snimanje ukupne snage ploče i temperature jezgre FPGA. Unesite ove vrijednosti u red Korak 1: Mjerenje ukupne snage ploče Intel FPGA PAC Power Estimator Sheet.

Intel FPGA PAC Power Estimator Sheet Sample

Mjerenje stvarne statičke snage

Struja curenja vodeći je uzrok varijacije potrošnje energije od ploče do ploče. Mjerenja snage iz gornjeg odjeljka uključuju snagu zbog struje curenja (statička snaga) i snagu zbog AFU logike (dinamička snaga). U ovom odjeljku izmjerit ćete statičku snagu ploče koja se testira kako biste razumjeli dinamičku snagu.

Prije mjerenja statičke snage FPGA upotrijebite skriptu disable-gpio-input-bufferintelpac-arria10-gx.tcl (preuzimanje) za obradu programiranja FPGA file, (*.sof file) koji sadrži FIM i AFU dizajn. Skripta tcl onemogućuje sve FPGA ulazne pinove kako bi se osiguralo da nema prebacivanja unutar FPGA (što znači da nema dinamičke snage). Pogledajte primjer minimalnog protokaample sastaviti 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 spremiti disable-gpio-input-buffer-intel-pac-arria10-gx.tcl u gornji direktorij i zatim pokrenuti sljedeću naredbu

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

Sample izlaz

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 pridržana. Informacije: Vaša upotreba
alata za dizajn tvrtke Intel Corporation, logičkih funkcija Info: i drugog softvera i alata, i njegovih AMPP partner logic Info: funkcije i bilo koji izlaz files bilo koje od gore navedenih informacija: (uključujući programiranje ili simulaciju uređaja files), i bilo koja Info: povezana dokumentacija ili informacije izričito su podložne Info: odredbama i uvjetima Intelove licence za program Info: Ugovor o pretplati, Intel Quartus Prime Licenčni ugovor, Info:

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

Slijedite ove korake za mjerenje stvarne statičke snage

1. Koristite programator Intel Quartus® Prime za programiranje *.sof file. Za detaljne korake pogledajte Korištenje Intel Quartus Prime Programmera na stranici 12.
2. Pratite temperaturu jezgre FPGA, voltage, a struja pomoću alata BWMonitor. Unesite ove vrijednosti u red Korak 2: Mjerenje statičke snage FPGA jezgre Intel FPGA PAC Power Estimator Sheet.

Povezane informacije

• Vodič za brzi početak Intel Acceleration Stack za Intel programabilnu karticu za ubrzanje s Intel Arria 10 GX FPGA
• Pratite ugrađene senzore pomoću BWMonitora.

Korištenje Intel Quartus Prime programatora

Morate imati mikro USB kabel spojen između Intel FPGA PAC-a i poslužitelja kako biste izvršili ove korake:

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

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

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

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

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

Exampizlaz 3 pokazuje da je korijenski priključak 85:2.0, a krajnja točka 86:0.0 i

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

Bilješka: Nema izlaza ukazuje na neuspjeh nabrajanja PCIe* uređaja i taj bljesak nije programiran.

• #Maskirajte nepopravljive pogreške i ispravljive pogreške FPGA
  • $ sudo setpci -s d8:0.0 ECAP_AER+0x08.L=0xFFFFFFFF
  • $ sudo setpci -s d8:0.0 ECAP_AER+0x14.L=0xFFFFFFFF
• # Maskirajte nepopravljive pogreške i Maskirajte ispravljive pogreške 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. Za demaskiranje grešaka koje se ne mogu ispraviti i maskiranje grešaka koje se mogu ispraviti, pokrenite sljedeće naredbe
   • # Demaskirajte nepopravljive pogreške i maskirajte ispravljive pogreške FPGA
     • $ sudo setpci -s d8:0.0 ECAP_AER+0x08.L=0x00000000
     • $ sudo setpci -s d8:0.0 ECAP_AER+0x14.L=0x00000000
   • # Demaskirajte nepopravljive pogreške i maskirajte ispravljive pogreške 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. Ponovno pokretanje.

Povezane informacije

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

Procjena statičke snage jezgre u najgorem slučaju

Slijedite ove korake za procjenu najgoreg slučaja statičke snage

1. Pogledajte primjer minimalnog protokaample sastaviti kaoample AFU koji se nalazi na:
   • /hw/samples/ /
2. U softveru Intel Quartus Prime Pro Edition kliknite File > Otvorite Project i odaberite svoj .qpf file da otvorite projekt sinteze AFU sa sljedeće staze:
   • /hw/samples/ /build_synth/build
3. Kliknite Projekt > Generiraj EPE File za stvaranje potrebnog .csv file.
   • Korak 2 Ilustracija
4. Otvorite alat Early Power Estimator (5) i kliknite ikonu Import CSV. Odaberite gore generirani .csv file.
   • Bilješka: Možete zanemariti upozorenje dok uvozite .csv file.
5. Ulazni parametri popunjavaju se automatski.

• Promijenite vrijednost u User Entered u Junction Temp. TJ polje. I postavite temperaturu spajanja. TJ (°C) polje do 95
• Promijenite polje Power Characteristics iz Tipično u Maksimalno.
• U EPE alatu, PSTATIC je ukupna statička snaga u vatima. Možete izračunati statičku snagu jezgre u najgorem slučaju na kartici Izvješće

EPE alat Sample Izlaz

Kartica izvješća

U exampKao što je prikazano gore, ukupna statička struja jezgre FPGA je zbroj svih statičkih struja i struje pripravnosti na 0.9 V (VCC, VCCP, VCCERAM). Unesite ove vrijednosti u red Korak 3: Najgora statička snaga iz EPE-a Intel FPGA PAC Power Estimator Sheet. Promatrajte redak izračunatog izlaza za maksimalnu potrošnju energije vašeg AFU-a.

Povijest revizija dokumenta za toplinske i energetske smjernice za Intel PAC s Intel Arria 10 GX FPGA

Verzija dokumenta	Promjene
2019.08.30	Početno izdanje.

Intel Corporation. Sva prava pridržana. Intel, Intelov logotip i druge Intelove oznake zaštitni su znakovi Intel Corporation ili njegovih podružnica. Intel jamči performanse svojih FPGA i poluvodičkih proizvoda prema trenutnim specifikacijama u skladu s Intelovim standardnim jamstvom, ali zadržava pravo izmjene bilo kojeg proizvoda i usluge u bilo kojem trenutku bez prethodne obavijesti. Intel ne preuzima nikakvu odgovornost niti obvezu koja proizlazi iz primjene ili korištenja bilo koje informacije, proizvoda ili usluge opisane ovdje, osim ako je Intel izričito pismeno pristao. Intelovim kupcima savjetuje se da dobiju najnoviju verziju specifikacija uređaja prije nego što se pouzdaju u bilo kakve objavljene informacije i prije naručivanja proizvoda ili usluga.

Ostala imena i robne marke mogu se smatrati vlasništvom drugih.

ISO

• 9001:2015
  Registriran

ID: 683795
Verzija: 2019.08.30

Dokumenti / Resursi

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

Reference

• korisnički priručnik