[发明专利]通用FPGA阵列加载更新维护系统及方法

说明书

通用FPGA阵列加载更新维护系统，包括与FPGA阵列连接的阵列加载模块；阵列加载模块，包括存储体，用于存储FPGA阵列的程序加载数据；更新接口，用于与外部连接以从外部获取程序更新数据；数据集中存储管理模块，用于对FPGA阵列进行编组，并为每组FPGA对应配置独立的加载通道；并用于将获取的程序更新数据存储于存储体以将对应的程序加载数据更新；并用于根据预设的加载顺序、加载模式通过加载通道向编组后的FPGA阵列加载存储体中的程序加载数据。方法包括：获取更新、存储程序、编组配置、加载更新。对阵列内多个FPGA的程序数据做统一存储、更新、加载、维护等管理操作，降低FPGA阵列对存储体容量、个数、硬件接口的要求。

技术领域

本发明涉及FPGA更新管理，尤其与一种通用FPGA阵列加载更新维护系统及方法相关。

背景技术

FPGA阵列应用于各个行业的电子设备设计中，具有高并发处理，逻辑程序可定制等特点，在很多超算节点，通信节点，数据处理加速节点都用到FPGA阵列。

现阶段，FPGA加载方式多种多样：并行flash、串行flash、SelectMap等方式，但其根本的设计方案是一个FPGA配置一片程序存储器，FPGA阵列的程序加载和更新通过每一片FPGA对自己的程序存储器做数据读取和数据更改操作。这样的设计就会导致FPGA的程序存储器冗余，维护不方便，造成硬件成本维护成本高等问题；无法做到存储器复用、无法做到程序数据复用、不方便批量管理、不方便远程更新。

现阶段FPGA阵列的程序更新和管理依赖于仿真器介入，存在接插仿真器困难、仿真器硬件接口空间有限等问题，并且FPGA的程序加载模式和加载行为一旦硬件设计完成后就已经固化，不能改变。

发明内容

针对上述相关现有技术的不足与缺陷，本发明提供一种通用FPGA阵列加载更新维护系统及方法，实现对阵列内多个FPGA的程序数据做统一存储、更新、加载、维护等管理操作，降低FPGA阵列对存储体容量、个数、硬件接口的要求，并具有远程更新功能和软件定义FPGA加载接口、加载行为。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术：

通用FPGA阵列加载更新维护系统，其特征在于，包括与FPGA阵列连接的阵列加载模块；阵列加载模块，包括：更新接口、与更新接口连接的数据集中存储管理模块、与数据集中存储管理模块连接的存储体；其中：

存储体，用于存储FPGA阵列的程序加载数据；

更新接口，用于与外部连接以从外部获取程序更新数据；

数据集中存储管理模块，用于对FPGA阵列进行编组，并为每组FPGA对应配置独立的加载通道；并用于将获取的程序更新数据存储于存储体以将对应的程序加载数据更新；并用于根据预设的加载顺序、加载模式通过加载通道向编组后的FPGA阵列加载当前存储体中的程序加载数据。

进一步，数据集中存储管理模块，包括：

接口扩展单元，连接更新接口、存储体、FPGA阵列，用于为每组FPGA分别提供独立的加载使能信号和数据地址加载通道，并对每个FPGA单独提供一个加载使能信号；以及

与接口扩展单元连接的加载控制单元、数据管理单元、存储管理单元、维护管理单元；

维护管理单元，用于对FPGA阵列进行编组，并对每组FPGA的加载模式进行设置，并为FPGA阵列中所有FPGA设置加载顺序；并用于对接口扩展单元进行控制以选择不同类型的更新接口；

数据管理单元，用于在存储体上建立文件系统，以管理不同分组FPGA的程序加载数据分区，并对不同FPGA的程序加载数据存储地址划分；并用于使对程序加载数据的所有访问统一操作；并根据获取的程序更新数据更新对应的程序加载数据；

存储管理单元，用于提供存储体接口及其驱动；