AN 872 programozható gyorsítókártya Intel Arria 10 GX FPGA-val

Bevezetés

Erről a dokumentumról

Ez a dokumentum módszereket kínál az AFU-tervek teljesítményének és hőteljesítményének becslésére és érvényesítésére az Intel® programozható gyorsítókártyával Intel Arria® 10 GX FPGA-val a célkiszolgáló platformon.

Teljesítmény specifikáció

Az alaplap-felügyeleti vezérlő figyeli és kezeli az Intel FPGA PAC hő- és tápellátási eseményeit. Ha a kártya vagy az FPGA túlmelegszik, vagy túl sok áramot vesz fel, a kártyakezelő vezérlő lekapcsolja az FPGA tápellátását a védelem érdekében. Ezt követően a PCIe hivatkozást is leállítja, ami váratlan rendszerösszeomlást okozhat. Tekintse meg az Automatikus leállítás részt a kártyaleállást kiváltó feltételekről. Normál esetekben az FPGA hőmérséklete és teljesítménye messze a fő oka a leállásnak. Az állásidő minimalizálása és a rendszer stabilitásának biztosítása érdekében az Intel azt javasolja, hogy a teljes kártyateljesítmény ne haladja meg a 66 W-ot, és az FPGA teljesítménye ne haladja meg a 45 W-ot. Az egyes alkatrészek és kártyaszerelvények teljesítménye változó. Ezért a névleges értékek alacsonyabbak a határértékeknél, hogy biztosítsák, hogy a tábla ne szenvedjen véletlenszerű leállást változó terhelésű és bemeneti hőmérsékletű rendszerben.

Teljesítmény specifikáció

Rendszer	Teljes tábla teljesítmény (watt)	FPGA teljesítmény (watt)
Egy FPGA interfészkezelővel (FIM) és AFU-val rendelkező rendszer, amely a legrosszabb esetre vonatkozó szabályozási munkaterheléssel működik legalább 15 percig 95 °C-os maghőmérsékleten.	66	45

A teljes kártyateljesítmény az Accelerator Functional Unit (AFU) kialakításától (a logikai átkapcsolás mennyiségétől és gyakoriságától), a bemeneti hőmérséklettől, a rendszer hőmérsékletétől és az Intel FPGA PAC célhelyének légáramlásától függően változik. Ennek a változatosságnak a kezeléséhez az Intel azt javasolja, hogy teljesítse ezt az energiaellátási előírást, hogy megakadályozza az áramellátás leállítását a Board Management Controller által.

Kapcsolódó információk

Automatikus leállítás.

Előfeltételek

A kiszolgáló eredeti berendezésgyártójának (OEM) ellenőriznie kell, hogy minden Intel FPGA PAC interfész, amely egy PCIe bővítőhelyhez kapcsolódik a célszerverplatformon, a hőkorlátokon belül maradhat-e még akkor is, ha az alaplap a maximálisan megengedett teljesítményt (66 W) fogyasztja. További információkért tekintse meg az Intel PAC és Intel Arria 10 GX FPGA Platform Qualification Guidelines (1) című dokumentumát.

Eszközök Követelmények

A teljesítmény és a hőteljesítmény becsléséhez és értékeléséhez a következő eszközökkel kell rendelkeznie.

• Szoftver:
  • Intel Acceleration Stack fejlesztéshez
  • BWtoolkit
  • AFU tervezés (2)
  • Tcl script (letöltés) – A programozás formázásához szükséges file elemzéshez
  • Korai teljesítménybecslő Intel Arria 10 eszközökhöz
  • Intel FPGA PAC teljesítménybecslő lap (letöltés)
• Hardver:
  • Intel FPGA PAC
  • Micro-USB kábel (3)
  • Célszerver Intel FPGA PAC(4) számára

Az Intel azt javasolja, hogy kövesse az Intel Acceleration Stack Gyorsindítási útmutatóját Intel Arria 10 GX FPGA-val rendelkező Intel programozható gyorsítókártyához a szoftvertelepítéshez.

Kapcsolódó információk

Intel Acceleration Stack Rövid útmutató Intel programozható gyorsítókártyához Intel Arria 10 GX FPGA-val.

1. A dokumentum eléréséhez forduljon Intel támogatási képviselőjéhez.
2. A build_synth könyvtár az AFU fordítása után jön létre.
3. Az Acceleration Stack 1.2-ben a kártya figyelése PCIe-n keresztül történik.
4. Győződjön meg arról, hogy az OEM hitelesítette a megcélzott PCIe bővítőhely(eke)t az Intel FPGA PAC platformminősítési irányelveinek megfelelően.

A Board Management Controller használata

Automatikus leállítás

A Board Management Controller figyeli és vezérli a visszaállításokat, a különböző tápsíneket, az FPGA-t és a kártya hőmérsékletét. Amikor a Board Management Controller olyan körülményeket érzékel, amelyek potenciálisan károsíthatják a kártyát, a védelem érdekében automatikusan lekapcsolja az áramellátást.

Jegyzet: Amikor az FPGA áramellátása megszűnik, az Intel FPGA PAC és a gazdagép közötti PCIe kapcsolat leáll. Sok rendszerben a PCIe lekapcsolása rendszerösszeomlást okozhat.

Automatikus leállítási feltételek

Az alábbi táblázat azokat a feltételeket sorolja fel, amelyeken túl az alaplapi felügyeleti vezérlő leállítja a kártya tápellátását.

Paraméter	Küszöb korlát
Fedélzeti táp	66 W
12V hátlapi áram	6 A
12V-os hátlap köttage	14 V
1.2V áram	16 A
1.2V Voltage	1.4 V
1.8V áram	8 A
1.8V Voltage	2.04 V
3.3V áram	8 A
3.3V Voltage	3.96 V
FPGA Core Voltage	1.08 V
FPGA magáram	60 A
FPGA maghőmérséklet	100°C
Magellátási hőmérséklet	120°C
A tábla hőmérséklete	80°C
QSFP hőmérséklet	90°C
QSFP Voltage	3.7 V

Helyreállítás automatikus leállítás után

A Board Management Controller a következő tápciklusig kikapcsolja a tápfeszültséget. Ezért, ha egy Intel FPGA PAC kártya áramellátása leáll, újra kell kapcsolnia a kiszolgálót, hogy visszakapcsolja az Intel FPGA PAC áramellátását.

Az áramkimaradás gyakori oka az FPGA túlmelegedése (amikor a maghőmérséklet 100°C felett van), vagy az FPGA túlzott áramfelvétel. Ez általában akkor fordul elő, ha az AFU-kialakítás meghaladja az Intel FPGA PAC által meghatározott teljesítményborítékot, vagy nincs elegendő légáramlás. Ebben az esetben csökkentenie kell az AFU energiafogyasztását.

Figyelje a fedélzeti érzékelőket OPAE használatával

Használja az fpgainfo parancssori programot a hőmérséklet- és teljesítményérzékelő adatok összegyűjtésére a Board Management Controllerből. Ezt a programot az Acceleration Stack 1.2-es és újabb verzióival használhatja. Az Acceleration Stack 1.1 vagy régebbi verziója esetén használja a BWMonitor eszközt a következő részben leírtak szerint.

A hőmérsékleti adatok összegyűjtése:

• bash-4.2 $ fpgainfo temp

Sample kimenet

A teljesítményadatok összegyűjtése

• bash-4.2$ fpgainfo teljesítmény

Sample kimenet

Figyelje a fedélzeti érzékelőket a BWMonitor segítségével

• A BWMonitor egy BittWare eszköz, amely lehetővé teszi az FPGA/kártya hőmérsékletének mérését, voltage, és áram.

Előfeltétel: Mikro-USB-kábelt kell telepítenie az Intel FPGA PAC és a szerver közé.

1. Telepítse a megfelelő BittWorks II Toolkit-Lite szoftvert, firmware-t és rendszerbetöltőt.

OS-kompatibilis BittWorks II ToolkitLite verzió

Operációs rendszer	Kiadás	BittWorks II Toolkit-Lite verzió	Telepítse a parancsot
CentOS 7.4/RHEL 7.4	2018.6 Enterprise Linux 7 (64 bites)	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 bites)	bw2tk- lite-2018.6.u1604.amd64.deb
			sudo dpkg -i bw2tk-\ 2018.6.u1604.amd64.deb

Lásd az Első lépések című részt weboldalt a BMC firmware és eszközök letöltéséhez

• BMC firmware verzió: 26889
• BMC Bootloader verzió: 26879

Mentse el a files egy ismert helyre a gazdagépen. A következő szkript erre a helyre kéri.

Adja hozzá a Bittware eszközt a PATH-hoz:

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

A BWMonitort a segítségével indíthatja el

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

Sample Mérések

AFU tervezési teljesítményellenőrzés

Teljesítménymérési áramlás

Az AFU tervezés teljesítményének értékeléséhez rögzítse a következő mutatókat:

• Teljes kártya teljesítmény és FPGA hőmérséklet
  • (miután a legrosszabb eset adatmintáit futtatta a tervén 15 percig)
• Statikus teljesítmény és hőmérséklet
  • (statikus teljesítménymérési terv használatával)
• Legrosszabb eset statikus teljesítmény
  • (előrejelzett értékek az Intel Arria 10 eszközök korai energiabecslőjével)

Ezután használja az Intel FPGA PAC teljesítménybecslő lapját (letölthető) ezekkel a rögzített mérőszámokkal annak ellenőrzésére, hogy az AFU kialakítása megfelel-e a specifikációnak.

A teljes táblateljesítmény mérése

Kövesse ezeket a lépéseket

1. Telepítse az Intel PAC-t Intel Arria 10 GX FPGA-val a szerver egy minősített PCIe bővítőhelyébe. Ha a BWMonitort használja a méréshez, csatlakoztassa a Micro-USB kábelt a kártya hátuljáról a szerver bármely USB-portjához.
2. Töltsd fel az AFU-t, és futtasd a maximális teljesítménnyel.
   • Ha az AFU Ethernetet használ, akkor győződjön meg arról, hogy a hálózati kábel vagy modul be van helyezve és csatlakoztatva van a kapcsolati partnerhez, és a hálózati forgalom be van kapcsolva az AFU-ban.
   • Ha szükséges, futtassa folyamatosan a DMA-t a fedélzeti DDR4 gyakorlásához.
   • Futtassa alkalmazásait a gazdagépen, hogy táplálja az AFU-t a legrosszabb forgalommal, és teljes mértékben kihasználja az FPGA-t. Ügyeljen arra, hogy az FPGA-t a legmegterhelőbb adatforgalommal terhelje. Futtassa ezt a lépést legalább 15 percig, hogy az FPGA maghőmérséklet leálljon.
     • Jegyzet: A tesztelés során figyelje a teljes kártyateljesítményt, az FPGA-teljesítményt és az FPGA maghőmérséklet-értékét, hogy biztosítsa, hogy a specifikáción belül maradnak. Ha eléri a 66 W, 45 W vagy 100°C határértéket, azonnal állítsa le a tesztet.
3. Miután az FPGA maghőmérséklet stabilizálódott, használja az fpgainfo programot vagy a BWMonitor eszközt a teljes kártyateljesítmény és az FPGA maghőmérséklet rögzítéséhez. Írja be ezeket az értékeket a sorba 1. lépés: Az Intel FPGA PAC teljesítménybecslő lap teljes kártyateljesítményének mérése.

Intel FPGA PAC teljesítménybecslő lap Sample

A valós statikus teljesítmény mérése

A szivárgó áram a fő oka az áramfogyasztás kártyák közötti változásának. A fenti szakasz teljesítménymérései tartalmazzák a szivárgó áramból származó teljesítményt (statikus teljesítmény) és az AFU logikából származó teljesítményt (dinamikus teljesítmény). Ebben a részben megméri a tesztelt tábla statikus teljesítményét, hogy megértse a dinamikus teljesítményt.

Az FPGA statikus teljesítményének mérése előtt használja a disable-gpio-input-bufferintelpac-arria10-gx.tcl parancsfájlt (letöltés) az FPGA programozás feldolgozásához file, (*.sof file), amely FIM és AFU kialakítást tartalmaz. A tcl parancsfájl letiltja az összes FPGA bemeneti érintkezőt, hogy biztosítsa, hogy az FPGA-n belül ne legyen átkapcsolás (ami azt jelenti, hogy nincs dinamikus teljesítmény). Lásd a Minimal Flow Example úgy összeállítaniample AFU. A generált *.sof file itt található:

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

Mentse el a disable-gpio-input-buffer-intel-pac-arria10-gx.tcl fájlt a fenti könyvtárba, majd futtassa a következő parancsot

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

Sample kimenet

Információ: ****************************************************** ***************** Információ:
Fut a Quartus Prime Assembler
Információ: Verzió 17.1.1 Build 273 12. SJ Pro Edition
Információ: Copyright (C) 2017 Intel Corporation. Minden jog fenntartva. Információ: Ön által használt
Az Intel Corporation tervezőeszközei, logikai funkciói Info: és egyéb szoftverek és eszközök, valamint annak AMPP partner logika Info: függvények és bármilyen kimenet files a fenti információk bármelyikéből: (beleértve az eszközprogramozást vagy a szimulációt files), és minden Info: kapcsolódó dokumentáció vagy információ kifejezetten az Intel program licenc információ: előfizetési szerződés, az Intel Quartus Prime licencszerződés, Info: hatálya alá tartozik.

A tcl szkript sikeres végrehajtása után az afu_*.sof file frissítve van, és készen áll az FPGA programozásra.

Kövesse ezeket a lépéseket a valós statikus teljesítmény méréséhez

1. Használja az Intel Quartus® Prime programozót a *.sof programozásához file. A részletes lépésekért tekintse meg az Intel Quartus Prime Programmer használata című részt a 12. oldalon.
2. Figyelje az FPGA maghőmérsékletét, voltage, és az áram a BWMonitor eszközzel. Írja be ezeket az értékeket a sorba 2. lépés: FPGA mag statikus teljesítménymérés az Intel FPGA PAC teljesítménybecslő lapján.

Kapcsolódó információk

• Intel Acceleration Stack Rövid útmutató Intel programozható gyorsítókártyához Intel Arria 10 GX FPGA-val
• Figyelje a fedélzeti érzékelőket a BWMonitor segítségével.

Az Intel Quartus Prime programozó használata

Az alábbi lépések végrehajtásához csatlakoztatnia kell a micro USB-kábelt az Intel FPGA PAC és a szerver között:

1. Keresse meg az Intel FPGA PAC kártya gyökérportját és végpontját: $ lspci -tv | grep 09c4

ExampAz 1. kimenet azt mutatja, hogy a gyökérport d7:0.0, a végpont pedig d8:0.0

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

ExampA 2. kimenet azt mutatja, hogy a gyökérport 0:1.0, a végpont pedig 3:0.0

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

ExampA 3. kimenet azt mutatja, hogy a gyökérport 85:2.0, a végpont pedig 86:0.0, és

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

Jegyzet: A kimenet hiánya a PCIe* eszközszámlálási hibára utal, és a vaku nincs beprogramozva.

• #Maszkolja el az FPGA javíthatatlan és javítható hibáit
  • $ sudo setpci -s d8:0.0 ECAP_AER+0x08.L=0xFFFFFFFF
  • $ sudo setpci -s d8:0.0 ECAP_AER+0x14.L=0xFFFFFFFF
• # Az RP javíthatatlan hibáinak és javítható hibáinak maszkolása
  • $ sudo setpci -s d7:0.0 ECAP_AER+0x08.L=0xFFFFFFFF
  • $ sudo setpci -s d7:0.0 ECAP_AER+0x14.L=0xFFFFFFFF

Futtassa a következő Intel Quartus Prime Programmer parancsot:

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

1. A javíthatatlan hibák felfedéséhez és a javítható hibák elfedéséhez futtassa a következő parancsokat
   • # Az FPGA javíthatatlan hibáinak felfedése és a javítható hibák elfedése
     • $ sudo setpci -s d8:0.0 ECAP_AER+0x08.L=0x00000000
     • $ sudo setpci -s d8:0.0 ECAP_AER+0x14.L=0x00000000
   • # Az RP javíthatatlan hibáinak felfedése és a javítható hibák elfedése:
     • $ sudo setpci -s d7:0.0 ECAP_AER+0x08.L=0x00000000
     • $ sudo setpci -s d7:0.0 ECAP_AER+0x14.L=0x00000000
2. Indítsa újra.

Kapcsolódó információk

Intel Acceleration Stack Rövid útmutató Intel programozható gyorsítókártyához Intel Arria 10 GX FPGA-val

A legrosszabb eset mag statikus teljesítményének becslése

Kövesse ezeket a lépéseket a legrosszabb statikus teljesítmény becsléséhez

1. Lásd a Minimal Flow Example úgy összeállítaniample AFU címe:
   • /hw/samples/ /
2. Az Intel Quartus Prime Pro Edition szoftverben kattintson a gombra File > Nyissa meg a Projectet, és válassza ki a .qpf fájlt file az AFU szintézis projekt megnyitásához a következő útvonalon:
   • /hw/samples/ /build_synth/build
3. Kattintson a Projekt > EPE generálása elemre File a szükséges .csv létrehozásához file.
   • 2. lépés illusztráció
4. Nyissa meg az Early Power Estimator eszközt (5), és kattintson a CSV importálása ikonra. Válassza ki a fent generált .csv-t file.
   • Jegyzet: A .csv importálása során figyelmen kívül hagyhatja a figyelmeztetést file.
5. A bemeneti paraméterek automatikusan kitöltődnek.

• Módosítsa az értéket Felhasználó által megadott értékre a Junction Temp. TJ mező. És állítsa be a Junction Temp. TJ (°C) mező 95-re
• Módosítsa a Teljesítményjellemzők mezőt Tipikus értékről Maximum értékre.
• Az EPE eszközben a PSTATIC a teljes statikus teljesítmény wattban. A Jelentés lapon kiszámíthatja a legrosszabb mag statikus teljesítményét

EPE Tool Sample Kimenet

Jelentés lap

Az exampA fenti ábrán a teljes FPGA mag statikus árama az összes statikus áram és a készenléti áram összege 0.9 V-on (VCC, VCCP, VCCERAM). Írja be ezeket az értékeket a 3. lépés sorába: A legrosszabb statikus teljesítmény az Intel FPGA PAC teljesítménybecslő lap EPE-jéből. Figyelje meg a Számított kimenet sort az AFU maximális energiafogyasztásához.

Dokumentum felülvizsgálati előzmények az Intel PAC és Intel Arria 10 GX FPGA hő- és energiaellátási irányelveihez

Dokumentum verzió	Változások
2019.08.30	Kezdeti kiadás.

Intel Corporation. Minden jog fenntartva. Az Intel, az Intel logó és más Intel védjegyek az Intel Corporation vagy leányvállalatai védjegyei. Az Intel szavatolja FPGA és félvezető termékeinek aktuális specifikációi szerinti teljesítményét, az Intel szabványos garanciájával összhangban, de fenntartja a jogot, hogy bármely terméket és szolgáltatást előzetes értesítés nélkül módosítson. Az Intel nem vállal felelősséget az itt leírt információk, termékek vagy szolgáltatások alkalmazásából vagy használatából eredően, kivéve, ha az Intel kifejezetten írásban beleegyezik. Az Intel ügyfeleinek azt tanácsoljuk, hogy szerezzék be az eszközspecifikációk legfrissebb verzióját, mielőtt bármilyen közzétett információra hagyatkoznának, és mielőtt megrendelnék termékeket vagy szolgáltatásokat.

Más nevek és márkák mások tulajdonát képezhetik.

ISO

• 9001:2015
  Bejegyzett

ID: 683795
Változat: 2019.08.30

Dokumentumok / Források

Intel AN 872 programozható gyorsítókártya Intel Arria 10 GX FPGA-val [pdf] Felhasználói útmutató AN 872 programozható gyorsítókártya Intel Arria 10 GX FPGA-val, AN 872, programozható gyorsítókártya Intel Arria 10 GX FPGA-val

Hivatkozások

• Felhasználói kézikönyv