[发明专利]具有可分配I/O域和相干域的外围I/O设备

说明书

此处的示例描述了具有混合网关(140)的外围I/O设备(135)，混合网关允许设备具有I/O域(145)和相干域(160)。也就是说，I/O设备(135)可以从传统的I/O模型中受益，其中I/O设备驱动程序(125)管理I/O设备(135)中的一些计算资源(150A、150B)，并且将I/O设备(135)中其他计算资源(150C、150D)添加到由主机(150)计算系统中的硬件使用的相同相干域(160)的好处。因此，外围I/O设备(135)的相干域(160)中的计算资源(150C、150D)可以与主机通信，例如，主机(105)中CPU到CPU通信的方式。同时，I/O域(145)中的计算资源(150A、150B)可以获益于传统I/O设备模型的优势，该模型在主机(105)和所述I/O设备(135)(例如，DMA)之间进行大内存传输时提供效率。

技术领域

本文公开的示例一般涉及具有混合网关以支持I/O域和相干域的外围设备。

背景技术

在传统的I/O模型中，主机计算系统在使用外围I/O设备独有的定制I/O设备驱动程序执行加速器任务或功能时与其外围I/O设备进行接口。拥有多个I/O设备或甚至同一I/O设备的多个实例意味着主机与多个I/O设备驱动程序或同一I/O设备驱动程序的多个运行副本进行接口。这会导致安全性和可靠性问题，因为I/O设备驱动程序通常由提供外围I/O设备的供应商开发，但它们必须与主机计算系统中的所有软件和硬件相集成。

同时，硬件缓存相干的、共享存储器的、多处理器范例在多处理器CPU上的执行任务或功能中利用了通用的、独立于指令集架构(ISA)的接口模型。通用的、独立于ISA的(例如，C-代码)接口模型随着处理单元的数量和这些处理单元可用的共享内存量而缩放大小。传统上，外围I/O设备无法从在主机计算系统上执行的CPU所使用的相干范例中受益。

发明内容

描述了用于在外围设备中建立I/O和相干域的技术。一个示例是外围I/O设备，其包括多个计算资源和被配置为将外围I/O设备通信地耦接到主机的混合网关。网关包括被配置为允许主机与分配给I/O域的多个计算资源的第一子集通信的I/O硬件和配置为允许主机与分配给相干域的多个计算资源的第二子集通信的相干硬件，其中第二子集与主机中的计算资源共享相干域。

在一些实施例中，多个计算资源包括可编程逻辑(PL)阵列，其中可编程逻辑阵列中的第一多个可编程逻辑块被分配给I/O域，并且可编程逻辑阵列中的第二多个可编程逻辑块被分配给相干域。

在一些实施例中，多个计算资源包括多个存储块，其中多个存储块的第一子集被分配给I/O域并且多个存储块的第二子集被分配给相干域，并且其中多个存储块的第一子集可以与第一多个可编程逻辑块通信但不能与第二多个可编程逻辑块通信，并且多个存储块的第二子集可以与第二多个可编程逻辑块通信但不能与第一多个可编程逻辑块通信。

在一些实施例中，I/O硬件包括被配置为识别从主机接收的数据中的I/O数据流量的I/O互连层。此外，相干硬件包括被配置为识别从主机接收的数据中的相干数据流量并将相干数据流量从PCI协议转换为相干互连协议的相干互连层，以及被耦接到相干互连层，并且被配置为将相干数据流量从相干互连协议转换为指令集架构(ISA)特定互连协议的相干处理引擎。

在一些实施例中，相干处理引擎包括被耦接到多个相干互连层的多个桥接器，其中多个桥接器将相干数据流量从相干互连协议转换为ISA特定互连协议；以及被耦接到多个桥接器和多个计算资源的第二子集的网格。

在一些实施例中，I/O硬件包括被耦接到I/O互连层的直接存储器访问(DMA)引擎。

在一些实施例中，混合网关包括可通信地耦接到I/O硬件和相干硬件的网关片上网络(NoC)。

在一些实施例中，外围I/O设备包括被耦接到多个计算资源的第一和第二子集的NoC，其中NoC是可配置的，使得流经NoC的I/O数据流量与流过NoC的相干数据流量的处理方式不同。