[发明专利]一种基于x86架构处理器和FPGA的高性能异构计算平台

权利要求书

1.一种基于x86架构处理器和FPGA的高性能异构计算平台，在现有平台的基础上，其特征是具有x86架构处理器的通用处理器模块、PCIe SWITCH模块和FPGA计算模块；

其中通用处理器模块负责高性能任务的输入、输出、计算任务调度、计算资源分配、计算任务流程控制以及计算结果收集汇总；

PCIe SWITCH模块内置FPGA芯片，负责通用处理器模块与FPGA计算模块之间的互连与数据传输任务；

FPGA计算模块用于将需要运算的数据通过内部逻辑将其转化为计算结果， 并进行处理与存储，提供查询和控制用的总线接口。

2.根据权利要求1所述的一种基于x86架构处理器和FPGA的高性能异构计算平台，其特征是所述的FPGA计算模块包括内部逻辑实现单元和外部存储单元；

内部逻辑实现单元负责内部FPGA计算模块的接收任务的逻辑运算与控制；

外部存储单元负责数据的缓存，提供数据读写功能。

3.根据权利要求2所述的一种基于x86架构处理器和FPGA的高性能异构计算平台，其特征是所述的内部逻辑实现单元包括主管理单元、计算单元、PCIe接口控制单元、内存控制单元；

主管理单元负责系统FPGA计算模块的整体控制，包括待计算任务的接收、待计算数据的接收及缓存、计算的过程控制和计算结果的返回；

计算单元负责根据主管理单元发送的命令进行具体计算工作，计算期间可访问模块内的外部存储单元读取待计算数据。

4.在计算完成后，将结果返回给主管理单元；

PCIe接口控制单元负责来自通用处理器模块分配的计算任务、待计算数据等信息，同时负责管理FPGA计算模块的设备热插拔、流量监控、数据完整性检测、服务质量管理；

内存控制单元负责接收来自主管理单元或者计算单元的数据请求，访问外部存储单元，并完成所需数据读写功能。

5.根据权利要求2或3所述的一种基于x86架构处理器和FPGA的高性能异构计算平台，其特征是所述的外部存储单元包括DIMM内存单元，负责数据的暂存，提供数据读写功能。

6.根据权利要求1-4任一项所述的一种基于x86架构处理器和FPGA的高性能异构计算平台，其特征是所述的计算平台计算任务处理流程为：

通用处理器模块将高性能计算任务根据各个FPGA计算模块的功能特征进行分配，同时传送计算所需的原始数据；

每个FPGA计算模块接收所分配的计算任务，并将计算所需的原始数据缓存；

FPGA计算模块进行计算，计算完毕后通过PCIe总线接口将结果返回至通用处理器模块；

通用处理器模块将各个计算结果汇总，形成计算任务的最终结果。

7.一种基于x86架构处理器和FPGA的高性能异构计算平台处理计算任务的方法，根据权利要求1-5任一项所述的一种基于x86架构处理器和FPGA的高性能异构计算平台实现，其特征是处理流程为：

通用处理器模块将高性能计算任务根据各个FPGA计算模块的功能特征进行分配，同时传送计算所需的原始数据；

每个FPGA计算模块接收所分配的计算任务，并将计算所需的原始数据缓存；

FPGA计算模块进行计算，计算完毕后通过PCIe总线接口将结果返回至通用处理器模块；

通用处理器模块将各个计算结果汇总，形成计算任务的最终结果。