內存能力增強的可重構微服務器制造技術

一種內存能力增強的可重構微服務器，包括：微處理器、系統總線、內存、可重構加速部件以及I/O外設；其中，微處理器、內存和I/O外設連接至系統總線，從而微處理器通過系統總線與內存和I/O外設進行數據交換；微處理器直接連接至可重構加速部件；并且，可重構加速部件連接至系統總線，從而通過系統總線與內存和I/O外設進行數據交換；可重構加速部件包括：可重構運算加速模塊、總線接口轉換模塊、內部模塊接口轉換模塊、內存訪問模式擴展與增強模塊、以及多個可重構內存控制器；可重構運算加速模塊和總線接口轉換模塊直接連接至系統總線以進行數據交換。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及計算
，更具體地說，本專利技術涉及一種內存能力增強的可重構微服務器。
技術介紹
隨著數據中心和企業級領域的服務器規模的不斷增大，數據中心和大系統能效低下的問題愈發突出和嚴重，系統功耗無謂消耗和浪費，數據中心的功耗利用率不足10%，由此帶來的總體成本問題也越發突出。有數據顯示，全球每年服務器消耗的能源費用已經占到了服務器采購費用的一半。在這樣的背景下，微服務器(Micro Server)逐漸進入人們的視野，其概念的提出最早可以追溯到2009年，它是在英特爾關于云數據中心對低功耗服務器需求的基礎上倡導的一種創新理念，包括英特爾、AMD、ARM在內的主要處理器廠商都推出了面向微服務器應用的低功耗處理器，HP、Dell等主要服務器廠商也相繼推出了其微服務器產品。微服務器采用新型的低功耗處理器，相比傳統服務器能效更高，體積更小，因此在相同尺寸的機箱內集成密度更高，目前主要用于對計算資源需求較小的獨立主機、靜態Web頁面支持等網絡服務。目前的微服務器為了提高系統的能效和節點密度，主要采用低功耗處理器或其它低功耗小型化器件來構建系統，導致其在計算能力、存儲能力、I/o能力等各方面的絕對性能低于現有的標準服務器，限制了微服務器的應用和推廣。因此，希望能夠提供一種內存能力增強的并且不會造成系統功耗無謂消耗和浪費的服務器。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是針對現有技術中存在上述缺陷，提供一種內存能力增強的并且不會造成系統功耗無謂消耗和浪費的服務器。根據本專利技術，提供了一種內存能力增強的可重構微服務器，包括微處理器、系統總線、內存、可重構加速部件以及輸入輸出外設；其中，微處理器、內存和輸入輸出外設連接至系統總線，從而微處理器通過系統總線與內存和輸入輸出外設進行數據交換；而且，微處理器直接連接至可重構加速部件；并且，可重構加速部件連接至系統總線，從而通過系統總線與內存和輸入輸出外設進行數據交換；其中，可重構加速部件包括可重構運算加速模塊、總線接口轉換模塊、內存訪問模式擴展與增強模塊、以及與內存分別連接的多個可重構內存控制器；其中，可重構運算加速模塊和總線接口轉換模塊連接至系統總線以進行數據交換；可重構運算加速模塊直接連接至微處理器，內存訪問模式擴展與增強模塊直接連接至總線接口轉換模塊以及多個可重構內存控制器。優選地，可重構加速部件采用可編程邏輯器件實現。優選地，可重構加速部件包括可重構運算加速模塊用于通過定制專用的硬件加速計算結構，協助或取代微處理器完成相應的運算處理功能。優選地，可重構內存控制器用于支持可重構加速部件對直接與其相連的內存芯片或內存條的物理訪問與控制，并且，可重構內存控制器的硬件邏輯結構與功能是根據外部內存特性通過可重構加速部件的重構與優化而實現。優選地，內存訪問模式擴展與增強模塊用于對連接在可重構加速部件上的所有內存進行統一整合與管理。優選地，內存訪問模式擴展與增強模塊用于優化和增強的內存空間，并且內存訪問模式擴展與增強模塊用于執行下述功能的至少一種重構內存地址空間與實際內存體之間的映射方式；對外部的內存訪問操作進行緩存；實現數據處理功能。優選地，總線接口轉換模塊用于將內存訪問模式擴展與增強模塊所提供的內存訪問接口轉換為基于系統總線協議的內存訪問接口。優選地，所述內存能力增強的可重構微服務器還包括與可重構運算加速模塊和內存訪問模式擴展與增強模塊相連的內部模塊接口轉換模塊，其中內部模塊接口轉換模塊用于實現可重構加速部件中的可重構運算加速模塊與內存訪問模式擴展與增強模塊之間的接口轉換，以便可重構運算加速模塊能夠不通過系統總線直接訪問相應的內存空間。本專利技術提供了一種將低功耗微處理器和可重構加速部件緊密耦合的可重構微服務器系統架構，能夠通過對可重構加速部件進行硬件重構，實現面向目標應用需求的可重構硬件加速，提高系統性能和效率。其中，可重構加速部件能夠提供私有的外部接口，直接連接內存、I/o外設等資源，擴展和增強系統資源和能力。而且其中，當可重構加速部件通過私有外部接口連接內存時，在內存接口和內存訪問模式兩個層面實現系統內存能力增強的結構和方法，有效地發揮可重構加速部件的資源優勢和可重特性，提高系統的總體性能和效率。附圖說明結合附圖，并通過參考下面的詳細描述，將會更容易地對本專利技術有更完整的理解并且更容易地理解其伴隨的優點和特征，其中圖1示意性地示出了根據本專利技術第一實施例的內存能力增強的可重構微服務器的功能框圖。圖2示意性地示出了根據本專利技術第二實施例的內存能力增強的可重構微服務器的功能框圖。需要說明的是，附圖用于說明本專利技術，而非限制本專利技術。注意，表示結構的附圖可能并非按比例繪制。并且，附圖中，相同或者類似的元件標有相同或者類似的標號。具體實施例方式為了使本專利技術的內容更加清楚和易懂，下面結合具體實施例和附圖對本專利技術的內容進行詳細描述。隨著半導體技術和計算理論的發展，一些非傳統的計算形式也逐漸興起，可重構計算就是非常重要的一類。傳統計算機系統中硬件是固定的，不可改變，人們通過對運行在其硬件之上的軟件進行編程來實現計算等功能，可重構計算采用FPGA (現場可編程門陣列)等可編程邏輯器件，能夠通過對其硬件邏輯進行編程，改變系統中硬件的結構和功能，從而極大的提高了系統的靈活性，通過實現面向特定應用的專用硬件結構，能夠極大的提高系統的總體性能和效率。同時，可重構計算所采用的FPGA等可編程器件的功耗也相對較低，如果能夠與微服務器相結合，必然能夠在保持低功耗的同時，極大的提高微服務器的處理能力。在傳統的微處理器架構下，內存的連接和訪問模式是固定的，直接由其內存接口、內存控制器等決定，在某些實際應用中，這種固定的內存連接和訪問模式可能無法滿足應用需求，使得內存訪問成為系統的性能瓶頸。由此，能夠通過私有外部接口直接將內存與可重構加速部件相連，利用在可重構加速部件內實現可重構內存擴展增強模塊擴展與增強系統的內存能力。<第一實施例>圖1示意性地示出了根據本專利技術第一實施例的內存能力增強的可重構微服務器的功能框圖。具體地說，如圖1所示，根據本專利技術實施例的內存能力增強的可重構微服務器包括微處理器10、系統總線100、內存20、可重構加速部件40以及輸入輸出外設(以下簡稱I/O 外設)30。其中，微處理器10、內存20和輸入輸出外設30連接至系統總線100，從而微處理器10通過系統總線100與內存20和輸入輸出外設30進行數據交換。微處理器10直接連接至可重構加速部件40 ;并且，可重構加速部件40連接至系統總線100，從而通過系統總線100與內存20和輸入輸出外設30進行數據交換。例如，I/O外設30包括但不限于硬盤、網絡、USB等設備。其中，例如，可重構加速部件40包括可重構運算加速模塊41、總線接口轉換模塊42、內存訪問模式擴展與增強模塊44、以及與內存分別連接的多個可重構內存控制器(例如圖1所示的可重構內存控制器I和可重構內存控制器2)。其中，可重構運算加速模塊41和總線接口轉換模塊42連接至系統總線100以進行數據交換。并且，可重構運算加速模塊41和總線接口轉換模塊42兩個模塊可以共用可重構加速部件40的總線接口，由此兩者在物理上可能只有一個接口以連接至系統總線100。可重構運算加速模塊41直接連本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種內存能力增強的可重構微服務器，其特征在于包括：微處理器、系統總線、內存、可重構加速部件以及輸入輸出外設；其中，微處理器、內存和輸入輸出外設連接至系統總線，從而微處理器通過系統總線與內存和輸入輸出外設進行數據交換；而且，微處理器直接連接至可重構加速部件；并且，可重構加速部件連接至系統總線，從而通過系統總線與內存和輸入輸出外設進行數據交換；其中，可重構加速部件包括：可重構運算加速模塊、總線接口轉換模塊、內存訪問模式擴展與增強模塊、以及與內存分別連接的多個可重構內存控制器；其中，可重構運算加速模塊和總線接口轉換模塊連接至系統總線以進行數據交換；可重構運算加速模塊直接連接至微處理器，內存訪問模式擴展與增強模塊直接連接至總線接口轉換模塊以及多個可重構內存控制器。

【技術特征摘要】
1.一種內存能力增強的可重構微服務器，其特征在于包括微處理器、系統總線、內存、可重構加速部件以及輸入輸出外設；其中，微處理器、內存和輸入輸出外設連接至系統總線，從而微處理器通過系統總線與內存和輸入輸出外設進行數據交換；而且，微處理器直接連接至可重構加速部件；并且，可重構加速部件連接至系統總線，從而通過系統總線與內存和輸入輸出外設進行數據交換；其中，可重構加速部件包括可重構運算加速模塊、總線接口轉換模塊、內存訪問模式擴展與增強模塊、以及與內存分別連接的多個可重構內存控制器；其中，可重構運算加速模塊和總線接口轉換模塊連接至系統總線以進行數據交換；可重構運算加速模塊直接連接至微處理器，內存訪問模式擴展與增強模塊直接連接至總線接口轉換模塊以及多個可重構內存控制器。2.根據權利要求1所述的內存能力增強的可重構微服務器，其特征在于，可重構加速部件采用可編程邏輯器件實現。3.根據權利要求1所述的內存能力增強的可重構微服務器，其特征在于，可重構加速部件包括可重構運算加速模塊用于通過定制專用的硬件加速計算結構，協助或取代微處理器完成相應的運算處理功能。4.根據權利要求1至3之一所述的內存能力增強的可重構微服務器，其特征在于，可重構內存控制器用于支持可重構加速部件對直接與其相連的...

【專利技術屬性】
技術研發人員：謝向輝，吳東，原昊，錢磊，張昆，臧春峰，郝子宇，張魯飛，李璽，嚴忻凱，胡蘇太，韋海亮，周浩杰，馬文濤，王宇，
申請(專利權)人：無錫江南計算技術研究所，
類型：發明
國別省市：