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高性能FPGA计算加速卡

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一粒金砂(初级)

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发表于 2017-2-15 15:12:32 | 显示全部楼层 |阅读模式
产品编号:1501013
高性能FPGA计算加速卡
( B-PCIE-SFPP )
数据手册
( Data Sheet )
Version 1.0
清华大学设备仪器厂智能计算研发中心 | 清华仪器
1 板卡概述1.1 板卡简介
B-PXIE-SFPP是一款基于PCI Express总线的高性能FPGA计算加速卡。作为基于服务器的PCI Express数据采集、处理、存储设备,该板卡可以实现2通道万兆光纤网络数据的高速采集、实时处理、实时记录和宽带回放,强大的FPGA处理性能,可以实现百万门级的硬件加速,方便用户进行复杂的逻辑处理与算法运算。
该板卡采用了Altera的Stratix IV GX系列FPGA处理器,并支持行业标准的外围设备、连接器以及丰富的接口,该系列的FPGA处理器,具有低抖动、兼容性、平衡性的高速串行收发器,能够在SATA、HSMC或万兆光口上以最高8.5Gbps的速率运行。
该板卡为标准PCI Express全高卡,适合于主流的服务器或工作站。该板卡能够提供超高速数据传输速率和强大的计算处理能力,可满足大型服务器和磁盘阵列之间的高速数据交换,在大数据中心及复杂的IT环境下,可支持更高的虚拟化密度和优化服务器使用率,特别适合于计算密集型应用、军用或民用高带宽数据传输、服务器大数据处理、高速信号处理算法等特殊应用场景,也可在图形图像采集分析、雷达信号处理、电信网络、通信基站等场景发挥其强大的功能。
板卡具有独特的动态电源管理技术,能够提供功耗和虚拟最优化的存储网络连接,简化数据中心的环境,方便客户使用。
1.2 功能框图
1.jpg
1-1 板卡功能框图
1.3 硬件指标
q 标准PCI Express全高卡,符合PCIe规范;
q 板载1片Altera Stratix IV系列高性能FPGA处理器;
q 板载2组64位 4GB DDR2 SDRAM(SODIMM)内存;
q 板载1片256Mbits BPI Flash;
q 板载18Mb SSRAM静态缓存单元;
q 板载1KB EEPROM用于少量数据存储;
q 板载1片SD CARD;
q 具有8路SATA 3.0接口;
q 具有2个SMB高速串行扩展接口;
q 具有2个HSMC高速连接器,用于子卡的扩展;
q 具有4个按钮、4个拨码开关、4个LED灯、8位DIP开关;
q 具有2路千兆以太网口;
q 具有2个独立的七段数码显示管;
q 具有2路SFP光纤接口;
q 具有1个USB主/从控制器接口;
q 板载高精度有源晶振。
1.4 功能特性
q FPGA处理器性能:
Ø FPGA处理器型号:EP4SGX530NF45I3N;
Ø 逻辑资源:共有212480个ALMs,共有531K个LEs,共有424960个寄存器;
Ø 存储器资源:共有20736Kbit嵌入式存储器资源,共有6640Kbit MLAB存储器资源;
Ø 乘法器资源:共有1024个18x18bits乘法器资源;
Ø 时钟资源:共有88个Regional时钟网络,112个Periphery时钟网络,12个PLL;
Ø IO资源:共有1932个PIN;
Ø 高速串行收发器:共有48个高速串行收发器:其中32个支持8.5Gbps,16个支持6.5Gbps;
Ø PCIE核:共有4个PCIE硬核资源;
q 存储性能:
Ø 动态存储:支持2组SO-DIMM DDR2 SDRAM;
最高可工作在400MHz时钟频率,最大理论带宽可达102Gbps,高达8GByte吞吐能力;
Ø Flash存储器:支持256Mb BPI Flash,16位数据总线;
Ø 静态存储性能:支持18Mb ZBT SSRAM;
Ø IIC EEPROM:支持1KByte EEPROM;
Ø SD卡:支持SPI以及SD 1-bit两种SD Card读取模式;
q 时钟性能:
Ø 3个可编程PLL;
Ø HSMA与HSMB均具有收发器时钟源;
Ø SATA接口150MHz时钟源;
Ø 1路FPGA LVDS时钟源;
Ø 1路50MHz时钟源;
Ø 1路100MHz LVDS时钟源;
q 接口性能:
Ø 千兆以太网口:支持2路千兆以太网口,采用外部PHY模式,FPGA内嵌EMAC;
Ø 光纤接口:支持2路SFP+光纤接口,最高支持8.5Gbps线速率;
Ø HSMC接口:支持2组HSMC扩展接口,每组分别具有x8 8.5Gbps的高速串行接口,和x82个普通IO接口;
Ø SATA接口:支持8路SATA3.0接口,支持6.0Gbps线速率,可以做为主设备或从设备;
Ø USB接口:支持1个USB主/从控制器;
完全符合通用串行总线规范2.0修订版标准;
支持高速数据传输、全速与低速数据传输;
支持USB主设备或者从设备;
支持3种USB接口;
支持PIO和DMA方式;
Ø 多媒体接口:支持1个HDMI显示输出接口;
最高支持1920x1080分辨率;
支持热插拔;
Ø PCIe主机接口:支持x8 PCIe gen2,线速率达到5Gbps;
Ø SMA接口:
        2个SMA连接器用于收发器的外部时钟输入;
        4个SMA用于LVDS的时钟输入;
        2个SMA用于时钟输出;
        1个SMA用于外部时钟输入;
        2个SMB用于高速串行收发器的扩展;
1.5 接口特征
q 标准x8 PCIe机械接口,支持x8与x16槽位。
q 前面板具有2路千兆以太网口。
q 前面板具有2路SFP LC光纤接口。
1.6 软件支持
q FPGA的软件支持包含:
Ø 完整的DDR2控制程序;
Ø FPGA的PCIe链路控制程序;
Ø FPGA的光纤接口程序;
Ø FPGA的千兆以太网口测试程序;
Ø FPGA的SATA3.0主控测试程序;
Ø FPGA的高速HSMC互联测试程序;
Ø USB接口程序;
Ø SD CARD读写测试程序;
Ø BPI Flash读写测试程序;
Ø EEPROM读写测试程序;
Ø SRAM读写测试程序;
q 演示DEMO程序:
Ø PCIE链路演示DEMO;
Ø HSMC子卡互联DEMO;
Ø SATA存储DEMO;
1.7 应用场景
q 服务器硬件加速;
q 高速光纤通道采集;
q 图形图像处理;
q 算法验证平台。
1.8 物理与电气特征
物理与电气特征
板卡尺寸
106.65 x 167.55 mm
板卡供电
2A max@12VDC(±5%)
散热方式
风冷散热
1.9 环境参数
工作环境
工作温度
-40°~+85°C(工业级)
存储温度
-55°~+125°
工作湿度
5%~95%,非凝结
1.10 可靠性指标
可靠性指标
使用寿命
>10年
MTTR
<20分钟
MTBF
10,000,000小时
质量标准
1.11 DE4对比
对比项目
DE4高阶开发平台
B-PCIE-SFPP计算卡
备注
FPGA型号
型号:EP4SGX530KH40C2N
型号:EP4SGX530NF45I3N
高速串行收发器
32个(8.5Gbps)
48个(8.5Gbps/6.5Gbps)
PIN数量
1517个
1932个
温度范围
商业级
工业级
接口类型
4个千兆以太网口
2个千兆网口+2个万兆光口
多媒体接口
1个HDMI显示输出接口
EEPROM容量
1Kbit
1KByte
SATA接口
4路
8路
高速扩展接口
2组HSMC
(共12个GT扩展)
2组HSMC+2组SMB接口
(共18个GT扩展)
GT为高速串行收发器
2 订购信息
具体型号
产品描述
备注
交货期
B-PCIE-SFPP
高性能FPGA计算加速卡
工业级
4周内
© 2015 V1.0  保留所有权利
清华大学设备仪器厂智能计算研发中心 | 清华仪器

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