[发明专利]高效能计算机中可重构部件的柔性管理方法

权利要求书

1.一种高效能计算机中可重构部件的柔性管理方法，所适用的高效能计算机中至少包含一个节点；节点中包括：内存、m个通用CPU和n个可重构部件，其中m、n均为整数且m≥1、n≥0，节点内的通用CPU、可重构部件、内存通过节点内的连接网络互连在一起；如果系统中有两个以上的节点，则所有节点均通过通信接口连接到互连网络上；系统中至少有一个节点内含有至少一个可重构部件；在节点内的通用CPU上运行操作系统和应用程序，操作系统内核含有驱动程序，驱动程序驱动节点内或外的可重构设备，即已配置的可重构部件；其特征在于，

(1)按照普通字符设备驱动程序的要求，在操作系统内核中、设备驱动程序之上设计可重构部件管理器虚拟层；所述可重构部件管理器包括管理可重构部件的一组数据结构和一组函数；

(2)可重构部件管理器使用的管理结构主要包括两类数据结构：

一类是用于描述物理可重构部件和可重构虚设备的rcd_devs[]数组，其中的每个结构描述一个可重构部件，在系统初始化时，可重构部件管理器检测、收集各个可重构部件的属性信息，并将其记录在数组rcd_devs[]中；

另一类是为每个进程建立的可重构设备列表，用于记录进程申请使用的可重构设备的信息，包括类型、状态、对应的可重构部件，其中的每个结构描述一个可重构设备；

(3)可重构部件管理器负责节点内或外各个可重构部件的配置、分配、释放、回收，及可重构设备物理驱动程序的加载，并将上层的操作请求转交给实际的设备驱动程序。

2.根据权利要求1所述的高效能计算机中可重构部件的柔性管理方法，其特征在于，所述一组数据结构包括：描述可重构部件配置信息的结构及其数组，描述可重构设备属性的结构及其数组，描述可重构设备分配情况的结构，描述进程已打开的可重构设备的结构；所述一组函数包括：标准文件操作集中的打开函数open、释放函数release、读函数read、写函数write、控制设备的I/O通道的ioctl函数，一个初始化函数，一个注册函数，一个注销函数。

3.根据权利要求1所述的高效能计算机中可重构部件的柔性管理方法，其特征在于，可重构部件管理器负责在进程的可重构设备与物理的可重构部件之间建立连接，仅在真正使用时，可重构部件管理器才为进程分配可重构部件；当进程使用完可重构设备之后，它及时释放可重构部件；当可重构部件管理器发现可重构部件紧缺时，它回收某些已分配出去的可重构部件；可重构部件管理器通过构造可重构虚设备来使用其它节点上的可重构部件。

4.根据权利要求1所述的高效能计算机中可重构部件的柔性管理方法，其特征在于，用户使用可重构设备的过程如下：

(1)在设备目录下，预先创建一组设备特殊文件，每一个设备特殊文件表示一种类型的可重构设备；

(2)根据需要的设备类型，打开一个特定的设备特殊文件；

(3)在打开的设备特殊文件上执行读、写操作；

(4)关闭设备特殊文件。

5.根据权利要求4所述的高效能计算机中可重构部件的柔性管理方法，其特征在于，

(1)一个设备特殊文件表示一种类型的可重构设备；

(2)设备特殊文件的类型与可重构设备的类型及可重构设备配置文件是对应的；

(3)设备特殊文件的类型及其对应设备的意义由用户指定。

6.根据权利要求1所述的高效能计算机中可重构部件的柔性管理方法，其特征在于，可重构部件管理器的执行步骤为：

(1)在操作系统初始化时，执行可重构部件管理器的初始化函数，由该函数向操作系统内核注册可重构部件管理器；

(2)在可重构部件初始化时，可重构部件的驱动程序调用可重构部件管理器的注册函数，在可重构部件属性结构数组rcd_devs[]中登记该可重构部件；

(3)在可重构部件注销时，可重构部件的驱动程序调用可重构部件管理器的注销函数；可重构部件管理器的注销函数删除可重构部件的有关信息；

(4)在系统终止时，可重构部件管理器结束运行。

7.根据权利要求1所述的高效能计算机中可重构部件的柔性管理方法，其特征在于，可重构部件配置信息结构中至少包含配置文件名称、配置文件类型、驱动程序位置。