Програмована карта прискорення AN 872 із FPGA Intel Arria 10 GX

вступ

Про цей документ

У цьому документі наведено методи оцінки та перевірки енергетичних і теплових характеристик вашої конструкції AFU за допомогою програми Intel® Programmable Acceleration Card з Intel Arria® 10 GX FPGA на цільовій серверній платформі.

Специфікація потужності

Контролер керування платою відстежує та керує подіями тепла та живлення на Intel FPGA PAC. Коли плата або FPGA перегрівається або споживає надмірний струм, контролер керування платою вимикає живлення FPGA для захисту. Згодом він також виводить з ладу з’єднання PCIe, що може спричинити несподіваний збій системи. Зверніться до розділу Автоматичне вимкнення, щоб дізнатися більше про критерії, які ініціюють вимикання плати. У звичайних випадках температура та потужність FPGA є основною причиною вимкнення. Щоб мінімізувати час простою та забезпечити стабільність системи, Intel рекомендує, щоб загальна потужність плати не перевищувала 66 Вт, а потужність FPGA – не більше 45 Вт. Окремі компоненти та вузли плати мають змінну потужність. Таким чином, номінальні значення нижчі за обмеження, щоб гарантувати, що плата не зазнає випадкового вимкнення в системі з різними навантаженнями та температурами на вході.

Специфікація потужності

система	Загальна потужність плати (ват)	Потужність FPGA (ват)
Система з менеджером інтерфейсу FPGA (FIM) і AFU, яка працює з найгіршим регулюючим навантаженням протягом щонайменше 15 хвилин при температурі ядра 95°C.	66	45

Загальна потужність плати залежить від конструкції функціонального блоку прискорювача (AFU) (кількість і частота перемикання логіки), температури на вході, температури системи та повітряного потоку цільового слота для Intel FPGA PAC. Щоб керувати цією змінністю, Intel рекомендує дотримуватися цієї специфікації живлення, щоб запобігти вимкненню живлення контролером керування платою.

Пов'язана інформація

Автоматичне відключення.

передумови

Виробник оригінального серверного обладнання (OEM) повинен підтвердити, що кожен інтерфейс Intel FPGA PAC зі слотом PCIe на цільовій серверній платформі може залишатися в межах теплових обмежень, навіть якщо плата споживає максимально дозволену потужність (66 Вт). Для отримання додаткової інформації зверніться до Intel PAC з Intel Arria 10 GX FPGA Platform Qualification Guidelines (1).

Вимоги до інструментів

Ви повинні мати наступні інструменти для оцінки потужності та теплових характеристик.

• програмне забезпечення:
  • Intel Acceleration Stack для розробки
  • BWtoolkit
  • Дизайн AFU(2)
  • Скрипт Tcl (завантажити) – необхідний для форматування програмування file для аналізу
  • Рання оцінка потужності для пристроїв Intel Arria 10
  • Таблиця оцінки потужності Intel FPGA PAC (завантажити)
• Обладнання:
  • Intel FPGA PAC
  • Кабель Micro-USB(3)
  • Цільовий сервер для Intel FPGA PAC(4)

Для встановлення програмного забезпечення Intel рекомендує дотримуватися Короткого посібника користувача Intel Acceleration Stack для програмованої плати прискорення Intel із Intel Arria 10 GX FPGA.

Пов'язана інформація

Короткий посібник зі стеку Intel Acceleration Stack для програмованої карти прискорення Intel із FPGA Intel Arria 10 GX.

1. Щоб отримати доступ до цього документа, зверніться до представника служби підтримки Intel.
2. Каталог build_synth створюється після компіляції AFU.
3. У Acceleration Stack 1.2 моніторинг плати виконується через PCIe.
4. Переконайтеся, що ваш OEM підтвердив цільові слоти PCIe відповідно до Інструкцій щодо кваліфікації платформи для вашого Intel FPGA PAC.

Використання контролера керування платою

Автоматичне відключення

Контролер керування платою відстежує та контролює скидання, різні шини живлення, FPGA та температуру плати. Коли контролер керування платою виявляє умови, які потенційно можуть пошкодити плату, він автоматично вимикає живлення плати для захисту.

Примітка: Коли FPGA втрачає живлення, зв’язок PCIe між Intel FPGA PAC і хостом переривається. У багатьох системах відключення PCIe може призвести до збою системи.

Критерії автоматичного відключення

У наступній таблиці наведено критерії, за якими контролер керування платою вимикає живлення плати.

Параметр	Порогове значення
Рада харчування	66 Вт
Струм задньої плати 12 В	6 А
12v Backplane Voltage	14 В
Струм 1.2 В	16 А
1.2v Voltage	1.4 В
Струм 1.8 В	8 А
1.8v Voltage	2.04 В
Струм 3.3 В	8 А
3.3v Voltage	3.96 В
FPGA Core Voltage	1.08 В
Струм ядра FPGA	60 А
Температура ядра FPGA	100°C
Основна температура подачі	120°C
Температура плати	80°C
Температура QSFP	90°C
QSFP Voltage	3.7 В

Відновлення після автоматичного відключення

Контролер керування платою утримує живлення вимкненим до наступного циклу живлення. Таким чином, коли живлення плати Intel FPGA PAC вимикається, ви повинні вимкнути живлення сервера, щоб повернути живлення до Intel FPGA PAC.

Поширеною причиною відключення живлення є перегрів FPGA (коли температура ядра перевищує 100°C) або споживання надмірного струму FPGA. Зазвичай це трапляється, коли конструкція AFU перевищує визначені Intel FPGA PAC конверти потужності або недостатній потік повітря. У цьому випадку необхідно зменшити енергоспоживання вашого AFU.

Контролюйте бортові датчики за допомогою OPAE

Використовуйте програму командного рядка fpgainfo для збору даних датчиків температури та потужності з контролера керування платою. Цю програму можна використовувати з Acceleration Stack 1.2 і вище. Для Acceleration Stack 1.1 або старішої версії використовуйте інструмент BWMonitor, як описано в наступному розділі.

Щоб зібрати дані про температуру:

• bash-4.2$ fpgainfo темп

Sample вихід

Щоб зібрати дані про потужність

• bash-4.2$ fpgainfo power

Sample вихід

Контролюйте бортові датчики за допомогою BWMonitor

• BWMonitor — це інструмент BittWare, який дозволяє вимірювати температуру FPGA/плати, обtagе, і струм.

Необхідна умова: Ви повинні встановити кабель micro-USB між Intel FPGA PAC і сервером.

1. Встановіть відповідне програмне забезпечення BittWorks II Toolkit-Lite, мікропрограму та завантажувач.

Версія BittWorks II ToolkitLite, сумісна з ОС

Операційна система	Звільнення	Спрощена версія BittWorks II Toolkit	Установка команди
CentOS 7.4/RHEL 7.4	2018.6 Enterprise Linux 7 (64-розрядна)	bw2tk- lite-2018.6.el7.x86_64.rpm
			sudo yum встановити bw2tk-\ lite-2018.6.el7.x86_64.rpm
Ubuntu 16.04	2018.6 Ubuntu 16.04 (64-розрядна)	bw2tk- lite-2018.6.u1604.amd64.deb
			sudo dpkg -i bw2tk-\ 2018.6.u1604.amd64.deb

Див. Початок роботи webсторінку для завантаження мікропрограми та інструментів BMC

• Версія мікропрограми BMC: 26889
• Версія завантажувача BMC: 26879

Зберегти files у відоме розташування на головній машині. Наступний сценарій запитує це розташування.

Додайте інструмент Bittware до PATH:

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

Ви можете запустити BWMonitor за допомогою

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

Sample Вимірювання

Перевірка потужності конструкції AFU

Потік вимірювання потужності

Щоб оцінити потужність вашої конструкції AFU, зафіксуйте такі показники:

• Загальна потужність плати та температура FPGA
  • (після виконання шаблонів даних у найгіршому випадку на вашому дизайні протягом 15 хвилин)
• Статична потужність і температура
  • (з використанням статичної схеми вимірювання потужності)
• Найгірший варіант статичної потужності
  • (прогнозовані значення за допомогою Early Power Estimator для пристроїв Intel Arria 10)

Потім скористайтеся таблицею оцінки потужності Intel FPGA PAC (завантажити) із цими записаними показниками, щоб перевірити, чи відповідає ваша конструкція AFU специфікації.

Вимірювання загальної потужності плати

Виконайте наступні дії

1. Встановіть Intel PAC з Intel Arria 10 GX FPGA у відповідний слот PCIe на сервері. Якщо ви використовуєте BWMonitor для вимірювання, під’єднайте кабель Micro-USB із зворотного боку карти до будь-якого USB-порту сервера.
2. Завантажте свій AFU і працюйте на максимальній потужності.
   • Якщо AFU використовує Ethernet, переконайтеся, що мережевий кабель або модуль вставлено та підключено до партнера з’єднання, а мережевий трафік увімкнено в AFU.
   • Якщо необхідно, безперервно запускайте DMA, щоб використовувати вбудовану DDR4.
   • Запустіть свої програми на хості, щоб надати AFU найгірший трафік, а також повністю використовувати FPGA. Переконайтеся, що ви навантажуєте FPGA з найбільш напруженим трафіком даних. Виконайте цей крок щонайменше 15 хвилин, щоб температура ядра FPGA встановилася.
     • Примітка: Під час тестування контролюйте загальну потужність плати, потужність FPGA і значення температури ядра FPGA, щоб переконатися, що вони відповідають специфікаціям. Якщо досягнуто межі 66 Вт, 45 Вт або 100°C, негайно припиніть тест.
3. Коли температура ядра FPGA стане стабільною, використовуйте програму fpgainfo або інструмент BWMonitor, щоб записати загальну потужність плати та температуру ядра FPGA. Введіть ці значення в рядок Крок 1: Вимірювання загальної потужності плати аркуша оцінки потужності Intel FPGA PAC.

Intel FPGA PAC Power Estimator Sheet Sample

Вимірювання дійсної статичної потужності

Струм витоку є основною причиною зміни споживання електроенергії між платами. Вимірювання потужності з наведеного вище розділу включають потужність за рахунок струму витоку (статична потужність) і потужність за рахунок логіки AFU (динамічна потужність). У цьому розділі ви виміряєте статичну потужність плати, що тестується, щоб зрозуміти динамічну потужність.

Перед вимірюванням статичної потужності FPGA використовуйте сценарій disable-gpio-input-bufferintelpac-arria10-gx.tcl (завантажити), щоб обробити програмування FPGA file, (*.sof file), який містить дизайн FIM і AFU. Сценарій tcl вимикає всі вхідні контакти FPGA, щоб забезпечити відсутність перемикання всередині FPGA (що означає відсутність динамічної потужності). Див. приклад мінімального потокуample для компіляції якample AFU. Згенерований *.sof file знаходиться за адресою:

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

Потрібно зберегти файл disable-gpio-input-buffer-intel-pac-arria10-gx.tcl у вищезазначеному каталозі, а потім виконати наступну команду

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

Sample вихід

Інформація: ************************************************* ***************** Інформація:
Запуск Quartus Prime Assembler
Інформація: Версія 17.1.1, збірка 273, 12 SJ Pro Edition
Інформація: Авторське право (C) 2017 Intel Corporation. Всі права захищені. Інформація: ваше використання
Інструменти проектування корпорації Intel, логічні функції Інформація: та інше програмне забезпечення та інструменти, а також його AMPІнформація про партнерську логіку: функції та будь-який вихід fileз будь-якої вищевказаної інформації: (включно з програмуванням або моделюванням пристрою files), а також будь-яка Інформаційно: пов’язана документація чи інформація чітко підпорядковуються Інформаційно: умовам Ліцензійної інформації на програму Intel Інформаційна угода про підписку, Ліцензійна угода Intel Quartus Prime, Інформаційна інформація:

Після успішного виконання сценарію tcl файл afu_*.sof file оновлений і готовий для програмування FPGA.

Виконайте ці дії, щоб виміряти реальну статичну потужність

1. Використовуйте програматор Intel Quartus® Prime для програмування *.sof file. Докладні кроки див. у розділі Використання програматора Intel Quartus Prime Programmer на сторінці 12.
2. Монітор температури ядра FPGA, обtage, і струм за допомогою інструменту BWMonitor. Введіть ці значення в рядок Крок 2: Статичне вимірювання потужності ядра FPGA аркуша оцінки потужності Intel FPGA PAC.

Пов'язана інформація

• Короткий посібник зі стеку прискорення Intel для програмованої плати прискорення Intel із FPGA Intel Arria 10 GX
• Контролюйте бортові датчики за допомогою BWMonitor.

Використання програматора Intel Quartus Prime

Щоб виконати ці кроки, між Intel FPGA PAC і сервером потрібно під’єднати кабель micro USB:

1. Знайдіть кореневий порт і кінцеву точку карти Intel FPGA PAC: $ ​​lspci -tv | grep 09c4

Exampвихідний файл 1 показує, що кореневий порт – d7:0.0, а кінцева точка – d8:0.0

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

Exampвихідні дані 2 показують, що кореневий порт 0:1.0, а кінцева точка 3:0.0

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

Exampвихідні дані 3 показують, що кореневий порт становить 85:2.0, а кінцева точка – 86:0.0 і

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

Примітка: Відсутність вихідного сигналу вказує на помилку нумерації пристрою PCIe* і цей спалах не запрограмовано.

• #Маскувати невиправні помилки та виправні помилки ПЛІС
  • $ sudo setpci -s d8:0.0 ECAP_AER+0x08.L=0xFFFFFFFF
  • $ sudo setpci -s d8:0.0 ECAP_AER+0x14.L=0xFFFFFFFF
• # Маскувати невиправні помилки та маскувати виправні помилки RP
  • $ sudo setpci -s d7:0.0 ECAP_AER+0x08.L=0xFFFFFFFF
  • $ sudo setpci -s d7:0.0 ECAP_AER+0x14.L=0xFFFFFFFF

Виконайте таку команду Intel Quartus Prime Programmer:

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

1. Щоб демаскувати невиправні помилки та маскувати виправні помилки, виконайте наступні команди
   • # Демаскувати невиправні помилки та маскувати виправні помилки FPGA
     • $ sudo setpci -s d8:0.0 ECAP_AER+0x08.L=0x00000000
     • $ sudo setpci -s d8:0.0 ECAP_AER+0x14.L=0x00000000
   • # Демаскувати невиправні помилки та маскувати виправні помилки RP:
     • $ sudo setpci -s d7:0.0 ECAP_AER+0x08.L=0x00000000
     • $ sudo setpci -s d7:0.0 ECAP_AER+0x14.L=0x00000000
2. Перезавантаження.

Пов'язана інформація

Короткий посібник зі стеку прискорення Intel для програмованої плати прискорення Intel із FPGA Intel Arria 10 GX

Оцінка статичної потужності сердечника в найгіршому випадку

Виконайте ці кроки, щоб оцінити найгіршу статичну потужність

1. Див. приклад мінімального потокуample для компіляції якample AFU знаходиться за адресою:
   • /hw/samples/ /
2. У програмному забезпеченні Intel Quartus Prime Pro Edition натисніть File > Відкрийте проект і виберіть файл .qpf file щоб відкрити проект синтезу AFU за таким шляхом:
   • /hw/samples/ /build_synth/build
3. Натисніть «Проект» > «Створити EPE». File щоб створити необхідний .csv file.
   • Крок 2 Ілюстрація
4. Відкрийте інструмент Early Power Estimator (5) і натисніть значок «Імпортувати CSV». Виберіть створений вище .csv file.
   • Примітка: Ви можете ігнорувати попередження під час імпортування .csv file.
5. Вхідні параметри заповнюються автоматично.

• Змініть значення на «Введено користувачем» у розділі «Температура переходу». поле TJ. І встановіть температуру переходу. TJ (°C) поле до 95
• Змініть поле Power Characteristics з Типова на Максимальна.
• В інструменті EPE PSTATIC — це загальна статична потужність у Ватах. Ви можете обчислити статичну потужність ядра найгіршого випадку на вкладці «Звіт».

EPE Tool Sample Вихід

Вкладка звіту

У вихampЯк показано вище, загальний статичний струм ядра FPGA є сумою всього статичного струму та струму очікування при 0.9 В (VCC, VCCP, VCCERAM). Введіть ці значення в рядок Крок 3: Найгірша статична потужність від EPE аркуша оцінки потужності Intel FPGA PAC. Зверніть увагу на максимальне енергоспоживання вашого AFU у рядку розрахункової потужності.

Історія переглядів документа для вказівок щодо теплового режиму та живлення для Intel PAC з Intel Arria 10 GX FPGA

Версія документа	Зміни
2019.08.30	Початковий випуск.

Корпорація Intel. Всі права захищені. Intel, логотип Intel та інші знаки Intel є товарними знаками корпорації Intel або її дочірніх компаній. Intel гарантує роботу своїх FPGA та напівпровідникових продуктів відповідно до поточних специфікацій відповідно до стандартної гарантії Intel, але залишає за собою право вносити зміни в будь-які продукти та послуги в будь-який час без попередження. Корпорація Intel не бере на себе жодної відповідальності чи зобов’язань, що виникають у зв’язку із застосуванням або використанням будь-якої інформації, продукту чи послуги, описаних у цьому документі, за винятком випадків, чітко наданих корпорацією Intel у письмовій формі. Клієнтам Intel рекомендується отримати останню версію специфікацій пристрою, перш ніж покладатися на будь-яку опубліковану інформацію та перед тим, як розміщувати замовлення на продукти чи послуги.

Інші назви та бренди можуть бути визнані власністю інших осіб.

ISO

• 9001:2015
  Зареєстрований

ID: 683795
Версія: 2019.08.30

Документи / Ресурси

Програмована карта прискорення intel AN 872 із FPGA Intel Arria 10 GX [pdfПосібник користувача Програмована карта прискорення AN 872 з Intel Arria 10 GX FPGA, AN 872, програмована карта прискорення з Intel Arria 10 GX FPGA

Список літератури

• Посібник користувача