[发明专利]一种基于可重构计算的高性能弹性连接架构及方法

说明书

本发明涉及一种基于可重构计算的高性能弹性连接架构，包括：协议控制器、桥接模块和高性能弹性连接通道。协议控制器通过配置总线、数据总线与主控系统进行通信。桥接模块通过高性能弹性连接通道与协议控制器以及可重构计算单元RPU阵列相连接。协议控制器接收第一配置信息并进行协议转换，然后发送给桥接模块。桥接模块根据协议转换后的第一模块配置信息，将PRU阵列中不同PRU按照配置顺序进行桥接；以及将用于配置RPU阵列的第一配置信息传输至RPU阵列，以便RPU阵列按照第一RPU阵列配置信息进行配置，执行不同计算任务。

技术领域

本发明涉及可重构计算领域，尤其是涉及一种基于可重构计算的高性能弹性计算所需的弹性连接架构及方法。

背景技术

随着科技的进步，一些嵌入式环境对系统的性能、能耗等需求不断提高，传统的计算模式暴露出了种种弊端。于是可重构计算便越来越受到业界的重视。可重构计算能够实现算法到计算引擎的空间映射(spatial mapping)，并且在被制造成集成电路后还具有定制能力。

基于可重构计算的系统架构，需要根据平台的算力需求对可重构处理单元(reconfigurable processing unit，RPU)进行数量上的配置。这些配置的RPU在可重构计算的系统中，会根据需求相互通信，RPU也会和主控系统进行通信。在可重构计算的系统中，需要主控系统与RPU之间，以及RPU与RPU之间需要实现点对点高带宽和高可靠通信。但此时点对点之间通信可能同时存在多对，且会出现通信两端的对象会频繁调整等情况。目前的总线架构或交换机制将无法满足当前需求。对于现有的总线架构或交换机制，其内部通信采用的接口不具有通用性，无法满足高性能弹性计算的需求。同时，现有通用的多路超高带宽的数据交换处理器的成本较为昂贵，且需要复杂的通信协议作为支撑，导致开发复杂度高、系统开销大。

发明内容

本发明主要根据可重构计算的高性能弹性计算(high performance elasticcomputing，HEC)内部通信的特点，提出一种弹性连接架构，解决了HEC主控系统和RPU之间，以及多个RPU之间的高速高可靠性通信。为RPU的弹性部署提供了一种可行的连接架构。

为实现上述目的，本发明一方面提供了一种基于可重构计算的高性能弹性连接架构，包括：协议控制器、桥接模块和高性能弹性连接通道。协议控制器通过配置总线、数据总线与主控系统进行通信。桥接模块通过高性能弹性连接通道与协议控制器以及可重构计算单元RPU阵列相连接。协议控制器通过配置总线接收主控系统发送的第一配置信息，对第一配置信息进行协议转换，并通过高性能弹性连接通道发送给桥接模块；第一配置信息包括第一桥接模块配置信息和第一RPU阵列配置信息。桥接模块根据协议转换后的第一桥接模块配置信息，将PRU阵列中不同PRU按照配置顺序进行桥接；以及桥接模块根据协议转换后的第一RPU阵列配置信息，通过高性能弹性连接通道将第一RPU阵列配置信息传输至RPU阵列，以便RPU阵列按照第一RPU阵列配置信息进行配置，执行不同计算任务。

优选地，协议控制器通过配置总线、数据总线与主控系统进行通信包括：协议控制器通过数据总线接收主控系统发送的待处理数据；协议控制器通过配置总线，接收主控系统发送的第一配置信息；以及协议控制器通过配置总线向主控系统发送状态信息；其中，状态信息包括桥接模块的状态信息和PRU阵列的状态信息。

优选地，架构还包括多层总线，多层总线与协议控制器相连。配置总线用于发送第二配置信息，第二配置信息用于对单独的RPU进行配置。多层总线用于发送第三配置信息，第三配置信息用于对RPU阵列中多个不同的RPU之间进行配置，使得RPU阵列中多个不同的RPU按照预定的配置顺序进行计算。

优选地，高性能弹性连接通道包括第一组通道和至少一个第二组通道。第一组通道包括：第一矩阵输入通道、第一矩阵输出通道和第一控制总线。第一组通道用于协议控制器与桥接模块之间进行通信。第二组通道包括：RPU输入通道、RPU输出通道和RPU控制总线。至少一个第二组通道用于桥接模块与RPU阵列中的至少一个RPU之间进行通信。