[发明专利]智能超算可编程控制器

权利要求书

1.一种智能超算可编程控制器，其特征在于，由智能应用处理器和增强型可编程逻辑门阵列组成，所述增强型可编程逻辑门阵列内部包含可配置逻辑模块，输入输出模块，内部连线和辅助的数字信号处理器，通过外部编程指令能够对所述逻辑模块，输入输出模块和数字信号处理器进行重新配置，通过内部连线进行连接，用于实现超级运算所需的硬件可编程逻辑，具有静态可重复编程及动态系统重构的特性，主要进行硬件编程；所述数字信号处理器包含优化的控制单元，运算单元，寄存器和存储单元，在已经优化确定的硬件逻辑上主要进行软件编程；通过动态的硬件及软件编程能够在所述增强型可编程逻辑门阵列内部形成多个支持复杂运算的并行处理单元，这些并行处理单元相互配合并与数字信号处理器协作，能够支持超大规模的浮点运算和人工智能模型复杂运算，并通过智能应用处理器的配合，在外部应用所需的公共输入输出通道和基础数据预处理上降低延时，提高动态响应。

2.根据权利要求1中所述的智能超算可编程控制器，其特征在于，所述智能应用处理器的接口包括PCI-E接口和FLASH存储器接口，能够连接服务器的PCI-E总线，通过可编程逻辑和数字信号处理器有效加速服务器并发处理和内存与闪存一体化设计；所述智能应用处理器采用存储器多通道接口设计，能够同时对多个存储器芯片及每个存储器芯片的多个存储区域进行并行数据存取，使得数据访问的速度达到内存的需要，从而能够虚拟成服务器内存，实现内存与闪存一体化设计，根据需要随时扩大内存及存储器并发访问速度，提高服务器并发处理；同时由于智能超算可编程控制器内部的可编程硬件逻辑能够加速特定的运算逻辑，使得服务器所需的业务运算也得到加速；所述可编程逻辑和数字信号处理器满足大单元的高性能处理特点。

3.根据权利要求1中所述的智能超算可编程控制器，其特征在于，所述增强型可编程逻辑门阵列内部实现的硬件逻辑主要用于矿机运算所需的超大规模并发哈希运算处理，通过超高速的哈希运算处理，在更短时间找到碰撞所需的随机因子，所述可编程逻辑和数字信号处理器满足密集型小单元的多并发特点。

4.根据权利要求1中所述的智能超算可编程控制器，其特征在于，所述增强型可编程逻辑门阵列内部实现的硬件逻辑主要用于图像及语音识别与处理所需的大规模并发运算处理，通过高速的比对算法，在更短时间找到数据库中匹配的数据特征，并对图像和语音进行统一压缩处理，所述智能应用处理器增强对数据库并发访问的处理，所述可编程逻辑和数字信号处理器满足共享统一数据进行运算的共享数据访问并发特点；也适用于数据压缩和数据加解密处理的并发需求。

5.根据权利要求1中所述的智能超算可编程控制器，其特征在于，所述增强型可编程逻辑门阵列内部实现的硬件逻辑主要用于深度学习所需的超级运算场景，常规的数字信号处理器只能进行正向数据运算，不能实现反向数据运算，通过可编程逻辑和数字信号处理器结合能够实现同时支持正反向数据运算的复杂深度学习和人工智能运算；所述智能应用处理器增强对数据输入的有效性检查和归一化预处理，尽量滤除噪声数据，提高后端深度学习的质量。

6.根据权利要求1至5中任一所述的智能超算可编程控制器，其特征在于，所述智能应用处理器中还包括安全硬件和安全固件，所述安全硬件具备加密算法硬件模块和数据纠错模块，所述安全固件具备额外的多级数据校验算法和安全认证功能，只有通过智能应用处理器的安全认证才能对智能超算可编程控制器中的各部分进行可编程配置。

7.根据权利要求6中所述的智能超算可编程控制器，其特征在于，所述安全硬件还具备电压、时钟、温度和光照探测传感器和存储器多通道存取电路，所述加密算法硬件模块支持对数据存取实时进行加解密运算，所述存储器多通道存取电路支持同时对存储器的多个区域进行数据读写，所述数据纠错模块根据存储器每个数据块对应的纠错数据进行该数据块的数据校验和数据恢复，并累计各数据块的使用次数以及有效使用率作为磨损参数；所述安全固件具备额外的多级数据校验算法，根据需要对安全硬件的数据纠错模块进行补充，并根据存储器各数据块磨损参数和存储器热量监控，动态调整数据块索引和数据块备份机制。