AN 872 programmerbart accelerationskort med Intel Arria 10 GX FPGA

Introduktion

Om detta dokument

Det här dokumentet tillhandahåller metoder för att uppskatta och validera kraften och den termiska prestandan för din AFU-design med hjälp av Intel® Programmable Acceleration Card med Intel Arria® 10 GX FPGA i målserverplattformen.

Power Specification

Styrenheten för kortstyrning övervakar och hanterar värme- och strömhändelser på Intel FPGA PAC. När kortet eller FPGA överhettas eller drar för mycket ström, stänger styrenheten av kortstyrningen av FPGA-strömmen för skydd. Därefter tar den också ner PCIe-länken vilket kan orsaka en oväntad systemkrasch. Se Automatisk avstängning för mer information om kriterierna som utlöser kortets avstängning. I normala fall är FPGA-temperaturen och effekten den absolut främsta orsaken till avstängning. För att minimera driftstopp och säkerställa systemstabilitet rekommenderar Intel att den totala kortets effekt inte överstiger 66 W och FPGA-effekten inte överstiger 45 W. Enskilda komponenter och kortsammansättningar har effektvariabilitet. Därför är de nominella värdena lägre än gränserna för att säkerställa att kortet inte upplever en slumpmässig avstängning i ett system med varierande arbetsbelastning och inloppstemperaturer.

Power Specification

System	Total korteffekt (watt)	FPGA-effekt (watt)
Ett system med en FPGA Interface Manager (FIM) och AFU som körs med värsta trottsningsbelastning i minst 15 minuter vid en kärntemperatur på 95°C.	66	45

Den totala kortets effekt varierar beroende på din Accelerator Functional Unit (AFU) design (mängd och frekvens av logisk växling), inloppstemperatur, systemtemperatur och luftflöde i målplatsen för Intel FPGA PAC. För att hantera denna variabilitet rekommenderar Intel att du uppfyller denna effektspecifikation för att förhindra strömavstängning av Board Management Controller.

Relaterad information

Automatisk avstängning.

Förutsättningar

Serverns originalutrustningstillverkare (OEM) måste validera att varje Intel FPGA PAC-gränssnitt till en PCIe-plats i en målserverplattform kan hålla sig inom de termiska gränserna även när kortet förbrukar den maximalt tillåtna effekten (66 W). För mer information, se Intel PAC med Intel Arria 10 GX FPGA Platform Qualification Guidelines(1).

Verktygskrav

Du måste ha följande verktyg för att uppskatta och utvärdera effekt och termisk prestanda.

• Programvara:
  • Intel Acceleration Stack för utveckling
  • BWtoolkit
  • AFU Design(2)
  • Tcl-skript (nedladdning) – Krävs för att formatera programmeringen file för analys
  • Early Power Estimator för Intel Arria 10-enheter
  • Intel FPGA PAC Power Estimator Sheet (nedladdning)
• Hårdvara:
  • Intel FPGA PAC
  • Mikro-USB-kabel (3)
  • Målserver för Intel FPGA PAC(4)

Intel rekommenderar att du följer Intel Acceleration Stack Quick Start Guide för Intel Programmable Acceleration Card med Intel Arria 10 GX FPGA för programvaruinstallation.

Relaterad information

Intel Acceleration Stack Snabbstartguide för Intel Programmerbart Acceleration Card med Intel Arria 10 GX FPGA.

1. Kontakta din Intel-supportrepresentant för att få tillgång till detta dokument.
2. Katalogen build_synth skapas efter att du kompilerat din AFU.
3. I Acceleration Stack 1.2 utförs kortövervakningen över PCIe.
4. Se till att din OEM har validerat den eller de riktade PCIe-platserna i enlighet med riktlinjerna för plattformskvalificering för din Intel FPGA PAC.

Använda styrelsestyrningscontrollern

Automatisk avstängning

Board Management Controller övervakar och kontrollerar återställningar, olika power rails, FPGA och korttemperaturer. När Board Management Controller känner av förhållanden som potentiellt kan skada kortet, stänger den automatiskt av strömmen till kortet för skydd.

Notera: När FPGA:n tappar strömmen är PCIe-länken mellan Intel FPGA PAC och värden nere. I många system kan PCIe-länkningen orsaka en systemkrasch.

Kriterier för automatisk avstängning

Följande tabell listar de kriterier som styrelseledarkontrollanten stänger av strömmen till kortet.

Parameter	Tröskelgräns
Board Power	66 W
12v Bakplansström	6 A
12v Backplane Voltage	14 V
1.2v ström	16 A
1.2v Voltage	1.4 V
1.8v ström	8 A
1.8v Voltage	2.04 V
3.3v ström	8 A
3.3v Voltage	3.96 V
FPGA Core Voltage	1.08 V
FPGA-kärnström	60 A
FPGA kärntemperatur	100°C
Kärntillförseltemperatur	120°C
Brädets temperatur	80°C
QSFP-temperatur	90°C
QSFP Voltage	3.7 V

Återställer efter automatisk avstängning

Styrelsens styrenhet håller strömmen avstängd tills nästa strömcykel. När strömmen till ett Intel FPGA PAC-kort stängs av måste du därför slå på servern för att återställa strömmen till Intel FPGA PAC.

Den vanliga orsaken till strömavstängning är FPGA-överhettning (när kärntemperaturen är över 100°C) eller att FPGA drar för mycket ström. Detta händer vanligtvis när AFU-designen överskrider Intel FPGA PAC-definierade effektkuvert eller det finns otillräckligt luftflöde. I det här fallet måste du minska strömförbrukningen i din AFU.

Övervaka sensorer ombord med OPAE

Använd kommandoradsprogrammet fpgainfo för att samla in temperatur- och effektsensordata från Board Management Controller. Du kan använda det här programmet med Acceleration Stack 1.2 och senare. För Acceleration Stack 1.1 eller äldre, använd BWMonitor-verktyget enligt beskrivningen i nästa avsnitt.

Så här samlar du in temperaturdata:

• bash-4.2$ fpgainfo temp

Sample utgång

För att samla in kraftdata

• bash-4.2$ fpgainfo kraft

Sample utgång

Övervaka sensorer ombord med BWMonitor

• BWMonitor är ett BittWare-verktyg som låter dig mäta FPGA/korttemperatur, voltage, och aktuell.

Nödvändig förutsättning: Du måste installera en mikro-USB-kabel mellan Intel FPGA PAC och servern.

1. Installera lämplig BittWorks II Toolkit-Lite-programvara, firmware och bootloader.

OS-kompatibel BittWorks II ToolkitLite-version

Operativsystem	Släppa	BittWorks II Toolkit-Lite-version	Installera kommando
CentOS 7.4/RHEL 7.4	2018.6 Enterprise Linux 7 (64-bitars)	bw2tk- lite-2018.6.el7.x86_64.rpm
			sudo yum installera bw2tk-\ lite-2018.6.el7.x86_64.rpm
Ubuntu 16.04	2018.6 Ubuntu 16.04 (64-bitars)	bw2tk- lite-2018.6.u1604.amd64.deb
			sudo dpkg -i bw2tk-\ 2018.6.u1604.amd64.deb

Se Komma igång websida för att ladda ner BMC-firmware och verktyg

• BMC Firmware version: 26889
• BMC Bootloader version: 26879

Spara files till en känd plats på värddatorn. Följande skript frågar efter den här platsen.

Lägg till Bittware-verktyget till PATH:

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

Du kan starta BWMonitor med hjälp av

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

Sample Mätningar

AFU Design Power Verification

Effektmätning Flöde

För att utvärdera kraften för din AFU-design, fånga följande mätvärden:

• Total korteffekt och FPGA-temperatur
  • (efter att ha kört de värsta datamönstren på din design i 15 minuter)
• Statisk effekt och temperatur
  • (med en statisk effektmätningsdesign)
• Värsta fall statisk kraft
  • (förutspådda värden med Early Power Estimator för Intel Arria 10-enheter)

Använd sedan Intel FPGA PAC Power Estimator Sheet (nedladdning) med dessa registrerade mätvärden för att verifiera om din AFU-design uppfyller specifikationen.

Mätning av den totala styrelsekraften

Följ dessa steg

1. Installera Intel PAC med Intel Arria 10 GX FPGA i en kvalificerad PCIe-plats på servern. Om du använder BWMonitor för mätning, anslut Micro-USB-kabeln från baksidan av kortet till valfri USB-port på servern.
2. Ladda din AFU och kör på maximal effekt.
   • Om AFU använder Ethernet, se till att nätverkskabeln eller modulen är isatt och ansluten till länkpartnern och att nätverkstrafiken är påslagen i AFU.
   • Om det är lämpligt, kör DMA kontinuerligt för att träna inbyggd DDR4.
   • Kör dina applikationer på värden för att mata AFU den värsta tänkbara trafiken samt för att utnyttja FPGA fullt ut. Se till att du stressar FPGA med den mest stressande datatrafiken. Kör detta steg i minst 15 minuter för att låta FPGA-kärntemperaturen sjunka.
     • Notera: Övervaka den totala korteffekten, FPGA-effekten och FPGA-kärntemperaturen under testningen för att säkerställa att de håller sig inom specifikationerna. Om gränserna för 66 W, 45 W eller 100°C nås, stoppa testet omedelbart.
3. När FPGA-kärntemperaturen har blivit stabil använder du programmet fpgainfo eller BWMonitor-verktyget för att registrera den totala kortets effekt och FPGA-kärntemperaturen. Mata in dessa värden i rad Steg 1: Total korteffektmätning av Intel FPGA PAC Power Estimator Sheet.

Intel FPGA PAC Power Estimator Sheet Sample

Mätning av den verkliga statiska kraften

Läckström är en ledande orsak till variationer i strömförbrukning från kort till kort. Effektmätningarna från ovanstående avsnitt inkluderar effekt på grund av läckström (statisk effekt) och effekt på grund av AFU-logik (dynamisk effekt). I det här avsnittet kommer du att mäta den statiska kraften hos kortet som testas för att förstå den dynamiska kraften.

Innan du mäter FPGA:s statiska kraft, använd disable-gpio-input-bufferintelpac-arria10-gx.tcl-skriptet (nedladdning) för att bearbeta FPGA-programmeringen file, (*.sof file) som innehåller en FIM- och AFU-design. tcl-skriptet inaktiverar alla FPGA-ingångsstift för att säkerställa att det inte finns någon växling inuti FPGA:n (vilket betyder ingen dynamisk effekt). Se Minimal Flow Example att kompilera somample AFU. Den genererade *.sof file finns på:

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

Du måste spara disable-gpio-input-buffer-intel-pac-arria10-gx.tcl i katalogen ovan och sedan köra följande kommando

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

Sample utgång

Info: ************************************************** ***************** Info:
Kör Quartus Prime Assembler
Info: Version 17.1.1 Build 273 12/19/2017 SJ Pro Edition
Info: Copyright (C) 2017 Intel Corporation. Alla rättigheter reserverade. Info: Din användning
av Intel Corporations designverktyg, logikfunktioner Info: och annan programvara och verktyg, och dess AMPP-partnerlogik Info: funktioner och valfri utgång files från någon av de föregående Info: (inklusive enhetsprogrammering eller simulering files), och all Info: tillhörande dokumentation eller information är uttryckligen föremål för Info: till villkoren i Intel Program License Info: Prenumerationsavtal, Intel Quartus Prime License Agreement, Info:

Efter framgångsrik exekvering av tcl-skriptet, avu_*.sof file är uppdaterad och redo för FPGA-programmering.

Följ dessa steg för att mäta den verkliga statiska effekten

1. Använd Intel Quartus® Prime-programmerare för att programmera *.sof file. Se hur du använder Intel Quartus Prime Programmer på sidan 12 för detaljerade steg.
2. Övervaka FPGA-kärntemperaturen, voltage, och aktuell med BWMonitor-verktyget. Ange dessa värden i rad Steg 2: FPGA-kärnans statisk effektmätning av Intel FPGA PAC Power Estimator Sheet.

Relaterad information

• Intel Acceleration Stack Snabbstartguide för Intel Programmerbart Acceleration Card med Intel Arria 10 GX FPGA
• Övervaka sensorer ombord med BWMonitor.

Använda Intel Quartus Prime-programmerare

Du måste ha mikro-USB-kabeln ansluten mellan Intel FPGA PAC och servern för att utföra dessa steg:

1. Hitta rotporten och slutpunkten för Intel FPGA PAC-kortet: $ lspci -tv | grep 09c4

Examputgång 1 visar att rotporten är d7:0.0 och slutpunkten är d8:0.0

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

Examputgång 2 visar att rotporten är 0:1.0 och slutpunkten är 3:0.0

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

Examputgång 3 visar att rotporten är 85:2.0 och slutpunkten är 86:0.0 och

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

Notera: Ingen utgång indikerar ett PCIe*-enhetsuppräkningsfel och att blixten inte är programmerad.

• #Mask okorrigerbara fel och korrigerbara fel i FPGA
  • $ sudo setpci -s d8:0.0 ECAP_AER+0x08.L=0xFFFFFFFF
  • $ sudo setpci -s d8:0.0 ECAP_AER+0x14.L=0xFFFFFFFF
• # Maskera okorrigerbara fel och Maskera korrigerbara fel av RP
  • $ sudo setpci -s d7:0.0 ECAP_AER+0x08.L=0xFFFFFFFF
  • $ sudo setpci -s d7:0.0 ECAP_AER+0x14.L=0xFFFFFFFF

Kör följande Intel Quartus Prime Programmer-kommando:

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

1. För att avmaskera okorrigerbara fel och maskera korrigerbara fel, kör följande kommandon
   • # Avmaska ​​okorrigerbara fel och maskera korrigerbara fel i FPGA
     • $ sudo setpci -s d8:0.0 ECAP_AER+0x08.L=0x00000000
     • $ sudo setpci -s d8:0.0 ECAP_AER+0x14.L=0x00000000
   • # Avmaska ​​okorrigerbara fel och maskera korrigerbara fel 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. Starta om.

Relaterad information

Intel Acceleration Stack Snabbstartguide för Intel Programmerbart Acceleration Card med Intel Arria 10 GX FPGA

Uppskattning av den värsta statiska kärnkraften

Följ dessa steg för att uppskatta den värsta statiska effekten

1. Se Minimal Flow Example att kompilera somample AFU finns på:
   • /hw/samples/ /
2. Klicka på i programvaran Intel Quartus Prime Pro Edition File > Öppna Project och välj din .qpf file för att öppna AFU-syntesprojektet från följande väg:
   • /hw/samples/ /build_synth/build
3. Klicka på Projekt > Generera EPE File för att skapa den nödvändiga .csv file.
   • Steg 2 Illustration
4. Öppna Early Power Estimator-verktyget(5) och klicka på Importera CSV-ikonen. Välj den ovan genererade .csv file.
   • Notera: Du kan ignorera varningen när du importerar .csv file.
5. Inmatningsparametrar fylls i automatiskt.

• Ändra värdet till User Entered i Junction Temp. TJ-fält. Och ställ in Junction Temp. TJ (°C)-fältet till 95
• Ändra fältet Effektegenskaper från Typical till Maximum.
• I EPE-verktyget är PSTATIC den totala statiska effekten i watt. Du kan beräkna den värsta statiska kärnkraften från fliken Rapport

EPE Tool Sample Utgång

Rapportfliken

I exampPå bilden ovan är den totala statiska FPGA-kärnströmmen summan av all statisk ström och standbyström vid 0.9V (VCC, VCCP, VCCERAM). Ange dessa värden i rad Steg 3: Sämsta statisk effekt från EPE på Intel FPGA PAC Power Estimator Sheet. Observera raden Beräknad uteffekt för maximal strömförbrukning för din AFU.

Dokumentrevisionshistorik för riktlinjer för värme och kraft för Intel PAC med Intel Arria 10 GX FPGA

Dokumentversion	Ändringar
2019.08.30	Initial release.

Intel Corporation. Alla rättigheter förbehållna. Intel, Intels logotyp och andra Intel-märken är varumärken som tillhör Intel Corporation eller dess dotterbolag. Intel garanterar prestanda för sina FPGA- och halvledarprodukter enligt gällande specifikationer i enlighet med Intels standardgaranti, men förbehåller sig rätten att göra ändringar av alla produkter och tjänster när som helst utan föregående meddelande. Intel tar inget ansvar eller ansvar som uppstår till följd av applikationen eller användningen av någon information, produkt eller tjänst som beskrivs här, förutom vad som uttryckligen har godkänts skriftligen av Intel. Intel-kunder rekommenderas att skaffa den senaste versionen av enhetsspecifikationerna innan de förlitar sig på publicerad information och innan de beställer produkter eller tjänster.

Andra namn och varumärken kan göras anspråk på att vara andras egendom.

ISO

• 9001:2015
  Registrerad

ID: 683795
Version: 2019.08.30

Dokument/resurser

intel AN 872 programmerbart accelerationskort med Intel Arria 10 GX FPGA [pdf] Användarhandbok AN 872 programmerbart accelerationskort med Intel Arria 10 GX FPGA, AN 872, programmerbart accelerationskort med Intel Arria 10 GX FPGA

Referenser

• Användarmanual