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异构计算机设计方案:902-基于6U VPX 高带宽PCIe的GPU AI 异构计算机 [复制链接]

基于6U VPX 高带宽PCIe的GPU AI 异构计算机

 

 

 

 

 

一、产品概述

      基于6U 6槽 VPX 高带宽PCIe的GPU AI 异构计算机以PCIe总线为架构,通过高带宽的PCIe互联,实现主控计算板、GPU AI板卡,FPGA接口板,存储板的PCIe高带宽互联访问,PCIe支持3.0规范,X8或者X16带宽。主板对各槽以太网控制,背板同时支持同源同步CLK 、统一外触发、GPS B码、 1pps信号等。另外支持P4的 LVDS总线互联,实现低速数据交换,同步触发等功能。整机同时支持IPMI管理。
      目前方案中用到物料为:


序号

商品名称

规格型号

数量

单价

1

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2024-4-2 14:14 上传

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

二、基于6U VPX的 Xeon处理器计算型主控板

      通用密集计算刀片是基于VPX标准设计开发的一款通用密集型计算板。Xeon-D系列CPU是Intel推出的服务器级处理器,最大16核,带有四个DDR4通道。

      通用密集计算刀片尺寸紧凑——233mm×160mm,全加固、适用于商用服务器主板。主要配置包括单个Xeon处理器,板载32GB/64GB/128GB内存颗粒,硬件接口支持5个USB2.0接口,VGA,系统串口,BMC串口,5路千兆以太网等。

 

系统框图

 

 

 

图表2- 1 系统框图

 

      通用密集计算刀片电源接口采用了由背板供电的12V电源接口,根据对电源功耗的需求,在VPX的机箱里插入相应数量的电源模块。

实物图

 

 

 

 

 

 

 

图表2- 3 板卡主视图

 

系统槽信号说明

默认插入公司主控管理板194号板卡-第六代Intel i7四核八线程6U VPX主控板

● P0 为电源输入接口,+12V输入, 支持同步时钟输入,I2C的IPMI管理

● P1支持4个PCIe x4(可配2个x8,1个x16)GEN3总线接,支持1路40G KR信号(可选)。

● P2支持4个PCIe x4(可配2个x8,1个x16)GEN3总线接口。

● P3支持:

● 3个PCIe x4(可配1个x8,1个x4)GEN3总线接口(可选)

● 2路1000 BASE-X(Serdes)接口(与P4 BASE-T 接口二选一)

● 2对100MHz HCSL PCIE差分时钟信号

● 4个GPIO信号

P4支持:

● 2路10/100/1000 BASE-T 接口

● 2路1000 BASE-X(Serdes)接口

● 2路串口信号,支持RS232/RS422/RS485模式

● 2路USB3.0接口信号(含USB2.0)

● 4对100MHz HCSL PCIE差分时钟信号

● 2个GPIO信号

P5支持:

● 2路串口信号,支持RS232/RS422/RS485模式。

● 1路VGA信号(与前面板DVI口切换,BIOS配置切换)。

● 2路DVI信号(DVI2与前面DP口切换;接上显示设备自动切换)

● 4路USB2.0信号

● 2路SFP+信号

P6支持:

● 3路SATA3.0接口信号。

● 1路USB3.0信号(含USB2.0接口信号)。

● 2路10/100/1000 BASE-T 接口(与P4 BASE-X 接口二选一)。

● 1路AUDIO信号

● 机架ID信号,风扇控制信号

三、基于6U VPX MXM 规范单Telsa P6 GPU 卡

 

 

 

 

 

3.1.板卡概述

      板卡基于6U VPX 规范和MXM specification rev. 3.1 Type/B规范构建GPU的扩展卡,可扩展1个MXM模块。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 板卡支持Telsa P6,M6子卡

 

 

 

 

3.3.产品应用

特种设备上的深度学习,人工智能计算。

 

 

 

 

四.信号处理模块-基于C6678+XC7V690T的6U VPX信号处理卡

 

 

 

 

 

 

      本板卡基于标准6U VPX 架构,为通用高性能信号处理平台,系我公司自主研发。板卡采用一片TI DSP TMS320C6678和一片Xilinx公司Virtex 7系列的FPGA XC7V690T-2FFG1761I作为主处理器,Xilinx 的Aritex XC7A200T作为辅助处理器。XC7A200T负责管理板卡的上电时序,时钟配置,系统及模块复位,程序重配等。为您提供了丰富的运算资源。如图 1所示:

 

 

 

 

图 1:信号处理平台原理框图

设计参考标准 

   VITA46.0 VPX Base Standard

   VITA46.3 Serial RapidIO on VPX Fabric Connector

   VITA46.4 PCI Express on VPX Fabric Connector

   VITA46.7 Ethernet on VPX Fabric Connector

● P0 作为电源是输入接口,包括外部参考时钟输入,外部复位信号,及I2C总线。

● P1连接4组GTH x4信号至FPGA。

● P2连接1组GTH x4信号至FPGA。同时DSP的PCIe信号。

● P3连接LVDS x16信号至CFPGA。

● P4连接LVDS x16信号至FPGA,及CFPGA和DSP的千兆以太网,CFPGA的RS422。

● P5无信号连接

● P6无信号连接

● DSP外挂一簇DDR3,数据位宽64bit,容量2GB;

● DSP外挂NorFlash容量32MB;

● DSP采用EMIF16-NorFlash加载模式;

● DSP连接一路1000BASE-T千兆以太网至前面板;

● DSP连接一路1000BASE-T千兆以太网至VPX P4;

● DSP连接PCIe x2 至VPX P2;

● FPGA外挂两簇DDR3,每簇容量4GB,位宽64bit,总容量8GB;

● FPGA 外挂NorFlash容量128MB;

● FPGA的加载模式为BPI模式;

● FPGA外接2路FMC-HPC;

● FPGA 连接GTH x8至VPX P1;

● FPGA 连接GTH x4至VPX P2;

● DSP和FPGA通过 SRIO x4 @ 5.0Gbps /per Lnae互联;

● DSP和FPGA实现GPIO,UART,SPI ,I2C互联;

● DSP和CFPGA 实现GPIO,SPI互联; 

● FPGA和CFPGA实现GPIO 互联;

● CFPGA 连接一路1000BASE-T千兆以太网至前面板。

● 板卡要求工业级芯片。结构满足抗震要求。


物理特性

● 工作温度:商业级 0℃ ~ +55℃,工业级-40℃~+85℃

● 工作湿度:10%~80%


供电要求

● 单电源供电,整板功耗:40W

● 电压:DC +12V,5A

● 纹波:≤10%

 

五、基于6 U VPX M.2 高带宽加固存储板

 

      基于6 U VPX M.2 高带宽加固存储板是一款VPX接口遵循PCIE总线协议的存储卡,可以实现VPX接口的数据读写到PCI-E总线的NVME存储媒介上。采用PLX8732,上行链路提供带宽x16的PCI-E数据到VPX接口上;下行链路提供3路带宽x4的PCI-E接口给NVME存储媒介,(可选)外扩一路x4带宽的PCI-E。协议支持PCI-E2.0,最高可以实现8GT的传输速率。

 

特征如下:

1.PCI-E扩展

采用PLX8732桥片。

2.VPX接口

采用高密度、高可靠军工级刀片VPX接口。

3.PCI-E协议

上行链路支持PCI-E 16x Gen 3;可以调整成PCI-E 8x Gen 3,PCI-E 4x Gen 3。

下行链路支持PCI-E 4x Gen 3。

4.存储功能

支持3路PCIE 4x的NVME存储媒介。

5.产品外观

存储卡实物图:(加固版本)

 

 

 

 

7.物理尺寸:

按照标准6U VPX 板卡设计。

存储卡物理框图:

 

 

 

8.其他参考信息

提供传导致冷加固版本的产品,需要与用户协商加固方案。

六. 软件开发内容

提供标准的存储管理软件。支持RAID0,1,5,6,10,50,60,RAID即时创建。

 

 

 

 

 

 

 

多源载荷数据模拟源上位机

光纤操作界面:

 

 

 

 

 

 

 

TLK2711操作界面:

 

 

 

 

 

 

 

TLK2711 传输图像显示界面

 

 

 

 

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