Een 872 programmeerbare versnellingskaart met Intel Arria 10 GX FPGA

Invoering

Over dit document

Dit document biedt methoden om het vermogen en de thermische prestaties van uw AFU-ontwerp te schatten en te valideren met behulp van de Intel® Programmable Acceleration Card met Intel Arria® 10 GX FPGA in het doelserverplatform.

Vermogen Specificatie

De boardmanagementcontroller bewaakt en beheert thermische en stroomgebeurtenissen op de Intel FPGA PAC. Wanneer het bord of de FPGA oververhit raakt of te veel stroom trekt, schakelt de kaartbeheercontroller de FPGA-voeding uit ter bescherming. Vervolgens wordt ook de PCIe-verbinding verbroken, wat een onverwachte systeemcrash kan veroorzaken. Raadpleeg Auto-Shutdown voor meer informatie over de criteria die het uitschakelen van het bord triggeren. In normale gevallen zijn de temperatuur en het vermogen van de FPGA verreweg de belangrijkste oorzaak van uitval. Om downtime te minimaliseren en systeemstabiliteit te garanderen, raadt Intel aan dat het totale vermogen van de kaart niet hoger is dan 66 W en dat het FPGA-vermogen niet hoger is dan 45 W. Individuele componenten en kaartassemblages hebben vermogensvariabiliteit. Daarom zijn de nominale waarden lager dan de limieten om ervoor te zorgen dat de kaart niet willekeurig wordt uitgeschakeld in een systeem met wisselende werkbelasting en inlaattemperaturen.

Vermogen Specificatie

Systeem	Totaal bordvermogen (watt)	FPGA-vermogen (watt)
Een systeem met een FPGA Interface Manager (FIM) en AFU dat gedurende minimaal 15 minuten draait met een werklastbeperking in het slechtste geval bij een kerntemperatuur van 95°C.	66	45

Het totale bordvermogen varieert afhankelijk van het ontwerp van uw Accelerator Functional Unit (AFU) (hoeveelheid en frequentie van logische omschakeling), inlaattemperatuur, systeemtemperatuur en luchtstroom van het doelslot voor de Intel FPGA PAC. Om deze variabiliteit te beheersen, raadt Intel aan om aan deze voedingsspecificatie te voldoen om te voorkomen dat de stroom wordt uitgeschakeld door de Board Management Controller.

Gerelateerde informatie

Automatische uitschakeling.

Vereisten

De fabrikant van de originele apparatuur van de server (OEM) moet valideren dat elke Intel FPGA PAC die is aangesloten op een PCIe-sleuf in een doelserverplatform binnen de thermische limieten kan blijven, zelfs wanneer het bord het maximaal toegestane vermogen (66 W) verbruikt. Raadpleeg voor meer informatie de Intel PAC with Intel Arria 10 GX FPGA Platform Qualification Guidelines(1).

Vereisten voor gereedschap

U moet over de volgende hulpmiddelen beschikken om het vermogen en de thermische prestaties te schatten en te evalueren.

• Software:
  • Intel Acceleration Stack voor ontwikkeling
  • BWtoolkit
  • AFU-ontwerp(2)
  • Tcl-script (download) – Vereist om de programmering te formatteren file voor analyse
  • Early Power Estimator voor Intel Arria 10-apparaten
  • Intel FPGA PAC vermogensschattingsblad (download)
• Hardware:
  • Intel FPGA-PAC
  • Micro-USB-kabel(3)
  • Doelserver voor Intel FPGA PAC(4)

Intel raadt u aan om de Intel Acceleration Stack Quick Start Guide for Intel Programmable Acceleration Card with Intel Arria 10 GX FPGA te volgen voor software-installatie.

Gerelateerde informatie

Intel Acceleration Stack Snelstartgids voor Intel Programmable Acceleration Card met Intel Arria 10 GX FPGA.

1. Neem contact op met uw Intel-ondersteuningsvertegenwoordiger om toegang te krijgen tot dit document.
2. De map build_synth wordt gemaakt nadat u uw AFU hebt gecompileerd.
3. In Acceleration Stack 1.2 wordt de kaartbewaking uitgevoerd via PCIe.
4. Zorg ervoor dat uw OEM de beoogde PCIe-slot(s) heeft gevalideerd in overeenstemming met de platformkwalificatierichtlijnen voor uw Intel FPGA PAC.

Met behulp van de Board Management Controller

Automatische uitschakeling

De Board Management Controller bewaakt en bestuurt resets, verschillende stroomrails, FPGA en bordtemperaturen. Wanneer de Board Management Controller omstandigheden detecteert die het board mogelijk kunnen beschadigen, schakelt het automatisch de stroom naar het board uit ter bescherming.

Opmerking: Wanneer de FPGA stroom verliest, is de PCIe-verbinding tussen de Intel FPGA PAC en de host verbroken. In veel systemen kan de PCIe-verbinding een systeemcrash veroorzaken.

Criteria voor automatisch afsluiten

De volgende tabel geeft een overzicht van de criteria waarboven de Board Management Controller de stroom naar het board uitschakelt.

Parameter	Drempelwaarde
Board Power	66 W
12v backplane-stroom	6 Een
12v backplane voltage	14V
1.2v Stroom	16 Een
1.2v voltage	1.4V
1.8v Stroom	8 Een
1.8v voltage	2.04V
3.3v Stroom	8 Een
3.3v voltage	3.96V
FPGA Kern Voltage	1.08V
FPGA Kernstroom	60 Een
FPGA Kerntemperatuur	100°C
Kerntoevoertemperatuur	120°C
Bordtemperatuur	80°C
QSFP-temperatuur	90°C
QSFP Voltage	3.7V

Herstellen na automatisch afsluiten

De Board Management Controller houdt de stroom uit tot de volgende stroomcyclus. Daarom moet u, wanneer de stroom van een Intel FPGA PAC-kaart wordt uitgeschakeld, de server uit- en weer inschakelen om de voeding naar de Intel FPGA PAC terug te zetten.

De meest voorkomende oorzaak van stroomuitval is oververhitting van de FPGA (wanneer de kerntemperatuur hoger is dan 100°C), of de FPGA die te veel stroom trekt. Dit gebeurt meestal wanneer het AFU-ontwerp de door Intel FPGA PAC gedefinieerde vermogensbereiken overschrijdt of wanneer er onvoldoende luchtstroom is. In dit geval moet u het stroomverbruik in uw AFU verminderen.

Bewaak ingebouwde sensoren met behulp van OPAE

Gebruik het opdrachtregelprogramma fpgainfo om de temperatuur- en vermogenssensorgegevens van de Board Management Controller te verzamelen. U kunt dit programma gebruiken met de Acceleration Stack 1.2 en hoger. Gebruik voor Acceleration Stack 1.1 of ouder de BWMonitor-tool zoals beschreven in de volgende sectie.

Om de temperatuurgegevens te verzamelen:

• bash-4.2$ fpgainfo temp

Sample uitvoer

Om de vermogensgegevens te verzamelen

• bash-4.2$ fpgainfo kracht

Sample uitvoer

Bewaak ingebouwde sensoren met behulp van BWMonitor

• BWMonitor is een BittWare-tool waarmee u de FPGA/board-temperatuur, voltage, en stroom.

Voorwaarde: U moet een micro-USB-kabel installeren tussen de Intel FPGA PAC en de server.

1. Installeer de juiste BittWorks II Toolkit-Lite-software, firmware en bootloader.

OS-compatibele BittWorks II ToolkitLite-versie

Besturingssysteem	Uitgave	BittWorks II Toolkit-Lite-versie	Commando installeren
CentOS 7.4/RHEL 7.4	2018.6 Enterprise Linux 7 (64-bits)	bw2tk- lite-2018.6.el7.x86_64.rpm
			sudo yum installeer bw2tk-\ lite-2018.6.el7.x86_64.rpm
Ubuntu 16.04	2018.6 Ubuntu 16.04 (64-bits)	bw2tk- lite-2018.6.u1604.amd64.deb
			sudo dpkg -i bw2tk-\ 2018.6.u1604.amd64.deb

Raadpleeg Aan de slag webpagina om de BMC-firmware en tools te downloaden

• BMC-firmwareversie: 26889
• BMC Bootloader-versie: 26879

Bewaar de files naar een bekende locatie op de hostcomputer. Het volgende script vraagt ​​om deze locatie.

Bittware-tool toevoegen aan PATH:

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

U kunt de BWMonitor starten met

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

Sample Metingen

AFU Ontwerp Power Verificatie

Vermogensmeting Flow

Leg de volgende statistieken vast om de kracht van uw AFU-ontwerp te evalueren:

• Totaal bordvermogen en FPGA-temperatuur
  • (na 15 minuten de meest ongunstige gegevenspatronen op uw ontwerp te hebben uitgevoerd)
• Statische kracht en temperatuur
  • (met behulp van een ontwerp voor statische vermogensmeting)
• Statische kracht in het slechtste geval
  • (voorspelde waarden met behulp van de Early Power Estimator voor Intel Arria 10-apparaten)

Gebruik vervolgens de Intel FPGA PAC Power Estimator Sheet (download) met deze geregistreerde statistieken om te controleren of uw AFU-ontwerp voldoet aan de specificatie.

Het meten van het totale bordvermogen

Volg deze stappen

1. Installeer de Intel PAC met Intel Arria 10 GX FPGA in een gekwalificeerd PCIe-slot in de server. Als u BWMonitor gebruikt voor metingen, sluit u de micro-USB-kabel vanaf de achterkant van de kaart aan op een willekeurige USB-poort van de server.
2. Laad uw AFU en voer het maximale vermogen uit.
   • Als de AFU Ethernet gebruikt, zorg er dan voor dat de netwerkkabel of -module is aangesloten en verbonden met de linkpartner en dat netwerkverkeer is ingeschakeld in de AFU.
   • Voer, indien van toepassing, DMA continu uit om on-board DDR4 uit te oefenen.
   • Voer uw applicaties uit op de host om de AFU het slechtst denkbare verkeer te voeden en om FPGA volledig uit te oefenen. Zorg ervoor dat je de FPGA belast met het meest stressvolle dataverkeer. Voer deze stap minimaal 15 minuten uit om de kerntemperatuur van de FPGA te laten stabiliseren.
     • Opmerking: Controleer tijdens het testen het totale bordvermogen, het FPGA-vermogen en de kerntemperatuurwaarde van de FPGA om ervoor te zorgen dat ze binnen de specificaties blijven. Als de limieten van 66 W, 45 W of 100 °C worden bereikt, stop dan onmiddellijk met de test.
3. Nadat de FPGA-kerntemperatuur stabiel is geworden, gebruikt u het fpgainfo-programma of de BWMonitor-tool om het totale bordvermogen en de FPGA-kerntemperatuur vast te leggen. Voer deze waarden in rij Stap 1: Totale bordvermogensmeting van de Intel FPGA PAC Power Estimator Sheet in.

Intel FPGA PAC vermogensschattingsblad Sample

Het meten van het werkelijke statische vermogen

Lekstroom is een belangrijke oorzaak van variaties in het stroomverbruik van boord tot boord. De vermogensmetingen uit het bovenstaande gedeelte omvatten vermogen als gevolg van lekstroom (statisch vermogen) en vermogen als gevolg van de AFU-logica (dynamisch vermogen). In dit gedeelte meet u het statische vermogen van het te testen bord om inzicht te krijgen in het dynamische vermogen.

Voordat u het statische vermogen van de FPGA meet, gebruikt u het script disable-gpio-input-bufferintelpac-arria10-gx.tcl (download) om de FPGA-programmering te verwerken file, (*.sof file) die een FIM- en AFU-ontwerp bevat. Het tcl-script schakelt alle FPGA-invoerpennen uit om ervoor te zorgen dat er niet wordt geschakeld binnen de FPGA (wat betekent dat er geen dynamische stroom is). Raadpleeg de Minimal Flow Example om te compileren alsampde AFU. De gegenereerde *.sof file bevindt zich op:

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

U moet de disable-gpio-input-buffer-intel-pac-arria10-gx.tcl in de bovenstaande map opslaan en vervolgens de volgende opdracht uitvoeren

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

Sample uitvoer

Informatie: ******************************************************* ***************** Info:
Uitvoeren van Quartus Prime Assembler
Informatie: Versie 17.1.1 Build 273 12-19-2017 SJ Pro-editie
Informatie: Auteursrecht (C) 2017 Intel Corporation. Alle rechten voorbehouden. Info: Uw gebruik
van Intel Corporation's ontwerptools, logische functies Info: en andere software en tools, en zijn AMPP partnerlogica Info: functies en eventuele uitvoer files van een van de voorgaande Info: (inclusief apparaatprogrammering of simulatie files), en alle Info: bijbehorende documentatie of informatie zijn uitdrukkelijk onderworpen Info: aan de voorwaarden van de Intel Program License Info: Subscription Agreement, de Intel Quartus Prime License Agreement, Info:

Na succesvolle uitvoering van het tcl-script wordt de afu_*.sof file is bijgewerkt en klaar voor FPGA-programmering.

Volg deze stappen om het echte statische vermogen te meten

1. Gebruik de Intel Quartus® Prime programmer om de *.sof te programmeren file. Raadpleeg het gebruik van de Intel Quartus Prime Programmer op pagina 12 voor gedetailleerde stappen.
2. Bewaak de FPGA-kerntemperatuur, voltage, en stroom met behulp van de BWMonitor-tool. Voer deze waarden in rij Stap 2: FPGA core statische vermogensmeting van de Intel FPGA PAC Power Estimator Sheet in.

Gerelateerde informatie

• Intel Acceleration Stack Snelstartgids voor Intel Programmable Acceleration Card met Intel Arria 10 GX FPGA
• Bewaak ingebouwde sensoren met behulp van BWMonitor.

De Intel Quartus Prime Programmer gebruiken

U moet de micro-USB-kabel hebben aangesloten tussen de Intel FPGA PAC en de server om deze stappen uit te voeren:

1. Zoek de rootpoort en het eindpunt van de Intel FPGA PAC-kaart: $ lspci -tv | grep 09c4

Example uitvoer 1 laat zien dat de rootpoort d7:0.0 is en het eindpunt d8:0.0

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

Example uitvoer 2 laat zien dat de rootpoort 0:1.0 is en het eindpunt 3:0.0

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

Example uitvoer 3 laat zien dat de rootpoort 85:2.0 is en het eindpunt 86:0.0 en

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

Opmerking: Geen output duidt op een PCIe*-apparaatopsommingsfout en dat flash niet is geprogrammeerd.

• #Mask oncorrigeerbare fouten en corrigeerbare fouten van FPGA
  • $ sudo setpci -s d8:0.0 ECAP_AER+0x08.L=0xFFFFFFFF
  • $ sudo setpci -s d8:0.0 ECAP_AER+0x14.L=0xFFFFFFFF
• # Maskeer niet-corrigeerbare fouten en Maskeer corrigeerbare fouten van RP
  • $ sudo setpci -s d7:0.0 ECAP_AER+0x08.L=0xFFFFFFFF
  • $ sudo setpci -s d7:0.0 ECAP_AER+0x14.L=0xFFFFFFFF

Voer de volgende Intel Quartus Prime Programmer-opdracht uit:

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

1. Voer de volgende opdrachten uit om niet-corrigeerbare fouten te ontmaskeren en corrigeerbare fouten te maskeren
   • # Ontmasker niet-corrigeerbare fouten en maskeer corrigeerbare fouten van FPGA
     • $ sudo setpci -s d8:0.0 ECAP_AER+0x08.L=0x00000000
     • $ sudo setpci -s d8:0.0 ECAP_AER+0x14.L=0x00000000
   • # Ontmasker niet-corrigeerbare fouten en maskeer corrigeerbare fouten van RP:
     • $ sudo setpci -s d7:0.0 ECAP_AER+0x08.L=0x00000000
     • $ sudo setpci -s d7:0.0 ECAP_AER+0x14.L=0x00000000
2. Opnieuw opstarten.

Gerelateerde informatie

Intel Acceleration Stack Snelstartgids voor Intel Programmable Acceleration Card met Intel Arria 10 GX FPGA

Schatting van het statische kernvermogen in het slechtste geval

Volg deze stappen om het slechtste statische vermogen te schatten

1. Raadpleeg de Minimal Flow Example om te compileren alsample AFU gevestigd op:
   • /hw/samples/ /
2. Klik in de Intel Quartus Prime Pro Edition-software op File > Open Project en selecteer uw .qpf file om het AFU-syntheseproject te openen vanuit het volgende pad:
   • /hw/samples/ /build_synth/build
3. Klik op Project > EPE genereren File om de vereiste .csv te maken file.
   • Stap 2 Illustratie
4. Open de tool Early Power Estimator(5) en klik op het pictogram CSV importeren. Selecteer de hierboven gegenereerde .csv file.
   • Opmerking: U kunt de waarschuwing negeren tijdens het importeren van de .csv file.
5. Invoerparameters worden automatisch ingevuld.

• Wijzig de waarde in Door gebruiker ingevoerd in Junction Temp. TJ veld. En stel de Junction Temp in. TJ (°C) veld tot 95
• Wijzig het veld Vermogenskenmerken van Standaard in Maximaal.
• In de EPE Tool is de PSTATIC het totale statische vermogen in Watt. U kunt het statische kernvermogen in het slechtste geval berekenen op het tabblad Rapport

EPE-tool Sample Uitgang

Tabblad Rapport

In de exampZoals hierboven weergegeven, is de totale statische stroom van de FPGA-kern de som van alle statische stroom en stand-bystroom bij 0.9 V (VCC, VCCP, VCCERAM). Voer deze waarde in rij Stap 3: Slechtste statische stroom van EPE van de Intel FPGA PAC Power Estimator Sheet. Bekijk de rij Berekende uitvoer voor het maximale stroomverbruik van uw AFU.

Documentrevisiegeschiedenis voor thermische en stroomrichtlijnen voor Intel PAC met Intel Arria 10 GX FPGA

Documentversie	Wijzigingen
2019.08.30	Eerste release.

Intel Corporation. Alle rechten voorbehouden. Intel, het Intel-logo en andere Intel-merken zijn handelsmerken van Intel Corporation of haar dochterondernemingen. Intel garandeert de prestaties van zijn FPGA- en halfgeleiderproducten volgens de huidige specificaties in overeenstemming met de standaardgarantie van Intel, maar behoudt zich het recht voor om op elk moment en zonder voorafgaande kennisgeving wijzigingen aan te brengen in producten en services. Intel aanvaardt geen verantwoordelijkheid of aansprakelijkheid die voortvloeit uit de toepassing of het gebruik van informatie, producten of diensten die hierin worden beschreven, behalve zoals uitdrukkelijk schriftelijk door Intel is overeengekomen. Intel-klanten wordt geadviseerd om de nieuwste versie van apparaatspecificaties te verkrijgen voordat ze vertrouwen op gepubliceerde informatie en voordat ze bestellingen voor producten of diensten plaatsen.

Andere namen en merken kunnen als eigendom van anderen worden opgeëist.

ISO

• 9001:2015
  Geregistreerd

Identificatie: 683795
Versie: 2019.08.30

Documenten / Bronnen

intel AN 872 programmeerbare versnellingskaart met Intel Arria 10 GX FPGA [pdf] Gebruikershandleiding AN 872 programmeerbare versnellingskaart met Intel Arria 10 GX FPGA, AN 872, programmeerbare versnellingskaart met Intel Arria 10 GX FPGA

Referenties

• Gebruiksaanwijzing