[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：可重构处理单元RPU矩阵的连接架构，RPU矩阵为由N*M个RPU构成的矩阵；其中N表示RPU矩阵中每一行RPU的个数，M表示RPU矩阵中每一列RPU的个数，N、M为正整数；RPU包括：协议编码器、协议解析器、RPU输出接口和RPU输入接口；协议编码器，用于将计算完成的可重构数据进行协议编码；RPU输出接口，用于将编码后的可重构数据传输至主控系统或其他RPU；协议解析器，用于将接收到的可重构数据进行协议解码；RPU输入接口，用于接收来自主控系统或其他RPU传输来的可重构数据；RPU矩阵的连接架构用于RPU与主控系统之间进行通信，以及RPU之间进行通信。

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，配置不同数量的RPU形成RPU阵列。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。其中，会需要HEC主控系统和RPU之间通信，以及在RPU矩阵中上下行之间RPU、最后一行和第一行RPU之间进行通信。

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。对于一些方案，需要有一个专门的芯片用于实现RPU矩阵内所有RPU之间的点对点高速通信，且独立于RPU存在。在执行效率上会遇到挑战。

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：可重构处理单元RPU矩阵的连接架构，RPU矩阵为由N*M个RPU构成的矩阵；其中N表示RPU矩阵中每一行RPU的个数，M表示RPU矩阵中每一列RPU的个数，N、M为正整数；RPU包括：协议编码器、协议解析器、RPU输出接口和RPU输入接口；协议编码器，用于将计算完成的可重构数据进行协议编码；RPU输出接口，用于将编码后的可重构数据传输至主控系统或其他RPU；协议解析器，用于将接收到的可重构数据进行协议解码；RPU输入接口，用于接收来自主控系统或其他RPU传输来的可重构数据；RPU矩阵的连接架构用于RPU与主控系统之间进行通信，以及RPU之间进行通信。

优选地，协议编码器位于第一RPU中，第一RPU用于将计算完成的可重构数据进行协议编码并发送至第二RPU或主控系统；其中，编码后的可重构数据的帧头至少包含以下信息中的一种：输出RPU信息、输入RPU信息和用于计算的可重构数据；输出RPU信息与第一RPU对应，输入RPU信息与第二RPU对应；以便连接架构将编码后的可重构数据传输至输入第二RPU。

优选地，协议解析器位于第一RPU中，第一RPU接收来自主控系统或第二RPU的可重构数据并进行协议解码；其中，解码后获得至少包含以下信息中的一种：输出RPU信息、输入RPU信息和用于计算的可重构数据；输入RPU信息与第一RPU对应，输出RPU信息与第二RPU对应；以便第一RPU根据输出RPU信息和/或输入RPU信息，对用于计算的可重构数据进行计算。