【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及計算機領域，具體涉及改進的基于cpu和fpga異構平臺的存儲系統。
技術介紹
1、進入21世紀以來，計算機技術得到飛速的發展，對圖像數據存儲有著越來越高的速度要求，尤其是在航空、軌道交通、能源動力以及各種圖像采集等領域。
2、傳統的計算機存儲技術主要是采用cpu處理器而設計的，且多使用機械硬盤存儲，其占用空間、體積和重量都較大，難以在體積/空間小、重量要求盡可能輕的特定場景下使用，例如，在航天飛機、無人機、無人車、其它類型的無人飛行器等設備的配置和應用就是如此。
3、此外，如果采用單一cpu架構設計的存儲系統，不能兼容fpga平臺，因此無法滿足對數據、特別是大量數據的快速和實時的存儲要求，該類架構的可擴展性不好；如果采用單一fpga架構設計，fpga處理性能有限(其不同于cpu多線程處理)。由于fpga架構處理性能有限、并且不能兼容cpu平臺且不能兼容linux系統，無法在linux環境下開發，因此造成設計人員開發難度高，現有的fpga平臺的設備和研發等成本太高，因此現有設備的性價低。
4、針對上述問題，本專利技術的專利技術人提出一種新的改進的基于cpu和fpga異構平臺的存儲系統及其操作方法。
5、本專利技術說明書的此
技術介紹
部分中所包括的信息，包括本文中所引用的任何參考文獻及其任何描述或討論，僅出于技術參考的目的而被包括在內，并且不被認為是將限制本專利技術范圍的主題。
技術實現思路
1、鑒于以上所述以及其它更多的構思
2、本專利技術的主要目的之一在于整合利用cpu架構和fpga架構各自平臺的優勢，并且可基于6u?lrm設計，使得最終設計的系統平臺占用體積小、質量輕，能夠滿足特定場景使用要求，該系統具有設計靈活，可擴展性好，可靠性高以及數據存儲速度快等特點，并且能夠實現軟件和邏輯開發的互補而大大提高系統在小體積的空間內實現高算力、存儲高速和大容量等性能。
3、為了解決上述問題，根據本專利技術一方面的構思，提出了一種基于cpu和fpga異構平臺的存儲系統，其采用cpu+fpga異構融合平臺，既整合了cpu多線程處理能力，又可以基于linux操作系統開發(linux操作系統設計靈活，可擴展行好，操作系統穩定)，還兼容了fpga架構的快速和實時的數據處理性能。例如，cpu可采用基于arm的飛騰d2000/4處理器，pcie及其外設資源豐富，一端pcie3.0?x16可與fpga架構平臺互聯，保證足夠的帶寬(x16)；另一端pcie3.0?x16可與pcie?switch模塊互聯，進而連接至磁盤存儲板(其上的磁盤存儲模塊)。
4、根據本專利技術的一方面的構思，提供了一種基于cpu和fpga異構平臺的存儲系統，所述存儲系統包括：cpu處理器模塊，其配置成用于所述存儲系統的任務調度、資源分配和內外部通訊；fpga計算模塊，其配置成支持所述存儲系統的計算能力，并且通過pcie接口與所述cpu處理器模塊連接；pcie?switch模塊，其配置成支持多主機pci?express交換功能；磁盤存儲模塊，其配置成通過pcie接口與所述pcie?switch模塊連接；其中，所述fpga計算模塊配置成通過pcie接口連接到所述磁盤存儲模塊；其中，所述fpga計算模塊配置成通過lrm連接器接收圖像數據，通過所述fpga計算模塊計算處理后傳輸至所述cpu處理器模塊，并存儲到所述磁盤存儲模塊；并且，所述存儲系統通過xdma方式實現所述fpga計算模塊與所述cpu處理器模塊之間的數據傳輸。
5、根據一實施例，所述cpu處理器模塊通過一個pcie3.0?x16接口連接到所述fpga計算模塊，并且通過一個pcie3.0?x16接口連接到所述pcie?switch模塊。
6、根據一實施例，所述fpga計算模塊包括：fpga控制器、通訊模塊、文件管理模塊、pcie控制模塊和ddr4內存模塊；其中，所述fpga控制器配置成通過所述通訊模塊接收外部命令并執行對圖像數據的高速讀取；其中，所述fpga控制器配置成在接收存儲數據的命令后通過所述文件管理模塊創建文件管理系統，所述文件管理系統配置成用于文件的管理，并協助所述fpga控制器進行數據管理；
7、其中，所述pcie控制模塊配置成將數據從所述fpga計算模塊傳輸至所述cpu處理器模塊；并且，所述ddr4內存模塊配置成支持所述fpga控制器的計算能力以幫助實現其對圖像數據的高速讀取。
8、根據一實施例，所述fpga控制器通過光口和gth高速接口接收外部控制命令和數據。
9、根據一實施例，所述ddr4內存模塊支持的速率為1600mhz至2400mhz，容量范圍在8gb至64gb之間。
10、根據一實施例，所述磁盤存儲模塊由多個nvme?ssd硬盤構成，其配置成支持pcie3.0接口，并且采用raid5技術實現數據冗余。
11、根據一實施例，所述pcie?switch模塊配置成支持64-lane，16-port?pcie?gen3交換功能。
12、根據一實施例，所述cpu處理器模塊配置飛騰ft2000/4高性能處理器，其集成多個64位核和pcie接口；并且，所述fpga計算模塊配置fpga邏輯芯片xcvu3p，其支持pcie3.0x16?ip硬核，并支持掛載ddr4內存模塊。
13、根據一實施例，所述存儲系統包括ipmi健康管理模塊，用于監控所述存儲系統的實時狀態，所述實時狀態包括所述存儲系統的電流、電壓、溫度和程序加載狀態中的至少一者。
14、根據一實施例，所述存儲系統包含通過lrm連接器互聯的第一6u?lrm板卡和第二6u?lrm板卡，其中，所述第一6u?lrm板卡充當存儲控制板，其配置成安裝所述cpu處理器模塊、fpga計算模塊和pcie?switch模塊，所述第二6u?lrm板卡充當磁盤存儲板，其配置成安裝所述磁盤存儲模塊。
15、根據一實施例，所述存儲系統可極有優勢地用于機載或車載設備中，例如用于飛行器、無人機和無人車中的至少一者。
16、本專利技術的存儲系統可應用在計算機領域，主要用途在各種圖像數據存儲方面，尤其符合在狹小、空間和質量有限等特定場景下使用，包括無人機、無人車等空間狹小的設備，等等。
17、本專利技術的存儲系統采用cpu和fpga異構設計，旨在融合cpu和fpga優勢，提升系統穩定性和可擴展性，設計靈活，極大降低了設計人員開發難度。
18、本專利技術的存儲系統裝置可采用2塊6u?lrm板卡設計，滿足特定場景下占用空間體積小、質量輕等使用需求。
19、本專利技術的存儲系統裝置可采用4大模塊，如cpu處理器模塊、fpga計算模塊、pcieswitch模塊和磁盤存儲模塊，由此構成此裝配功能需求：cpu處理器模塊用于作為整個存儲系統的核心，主要負責任務調度、資源分配以及內外部進行通訊；fpag計算模塊用于系統的數據計算和緩存能力；pcie?switc本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種基于CPU和FPGA異構平臺的存儲系統，其特征在于，所述存儲系統包括：
2.根據權利要求1所述的存儲系統，其特征在于，所述CPU處理器模塊通過一個PCIe3.0x16接口連接到所述FPGA計算模塊，并且通過一個PCIe3.0?x16接口連接到所述PCIeSWITCH模塊。
3.根據權利要求1所述的存儲系統，其特征在于，所述FPGA計算模塊包括：FPGA控制器、通訊模塊、文件管理模塊、PCIe控制模塊和DDR4內存模塊；
4.根據權利要求3所述的存儲系統，其特征在于，所述FPGA控制器通過光口和GTH高速接口接收外部控制命令和數據。
5.根據權利要求3所述的存儲系統，其特征在于，所述DDR4內存模塊支持的速率為1600MHz至2400MHz，容量范圍在8GB至64GB之間。
6.根據權利要求1所述的存儲系統，其特征在于，所述磁盤存儲模塊由多個NVMe?SSD硬盤構成，其配置成支持PCIe3.0接口，并且采用RAID5技術實現數據冗余。
7.根據權利要求1所述的存儲系統，其特征在于，所述PCIe?SWIT
8.根據權利要求1所述的存儲系統，其特征在于，所述CPU處理器模塊配置飛騰FT2000/4高性能處理器，其集成多個64位核和PCIe接口；并且，所述FPGA計算模塊配置FPGA邏輯芯片XCVU3P，其支持PCIe3.0?x16?IP硬核，并支持掛載DDR4內存模塊。
9.根據權利要求1所述的存儲系統，其特征在于，所述存儲系統包括IPMI健康管理模塊，用于監控所述存儲系統的實時狀態，所述實時狀態包括所述存儲系統的電流、電壓、溫度和程序加載狀態中的至少一者。
10.根據權利要求1所述的存儲系統，其特征在于，所述存儲系統包含通過LRM連接器互聯的第一6U?LRM板卡和第二6U?LRM板卡，其中，所述第一6U?LRM板卡充當存儲控制板，其配置成安裝所述CPU處理器模塊、FPGA計算模塊和PCIe?SWITCH模塊，所述第二6U?LRM板卡充當磁盤存儲板，其配置成安裝所述磁盤存儲模塊。
...【技術特征摘要】
1.一種基于cpu和fpga異構平臺的存儲系統，其特征在于，所述存儲系統包括：
2.根據權利要求1所述的存儲系統，其特征在于，所述cpu處理器模塊通過一個pcie3.0x16接口連接到所述fpga計算模塊，并且通過一個pcie3.0?x16接口連接到所述pcieswitch模塊。
3.根據權利要求1所述的存儲系統，其特征在于，所述fpga計算模塊包括：fpga控制器、通訊模塊、文件管理模塊、pcie控制模塊和ddr4內存模塊；
4.根據權利要求3所述的存儲系統，其特征在于，所述fpga控制器通過光口和gth高速接口接收外部控制命令和數據。
5.根據權利要求3所述的存儲系統，其特征在于，所述ddr4內存模塊支持的速率為1600mhz至2400mhz，容量范圍在8gb至64gb之間。
6.根據權利要求1所述的存儲系統，其特征在于，所述磁盤存儲模塊由多個nvme?ssd硬盤構成，其配置成支持pcie3.0接口，并且采用raid5技術實現數據冗余。
7.根據權利要求1所...
【專利技術屬性】
技術研發人員：王強，陳晨，付榮豆，
申請(專利權)人：國科環宇南京電子技術有限公司，
類型：發明
國別省市：
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