AI 異構(gòu)計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)資料：902-基于6U VPX 高帶寬PCIe的GPU AI 異構(gòu)計(jì)算機(jī)

orihard2021

基于6U VPX 高帶寬PCIe的GPU AI 異構(gòu)計(jì)算機(jī)

一、產(chǎn)品概述      基于6U 6槽 VPX 高帶寬PCIe的GPU AI 異構(gòu)計(jì)算機(jī)以PCIe總線為架構(gòu)，通過高帶寬的PCIe互聯(lián)，北京太速科技，實(shí)現(xiàn)主控計(jì)算板、GPU AI板卡，FPGA接口板，存儲板的PCIe高帶寬互聯(lián)訪問，PCIe支持3.0規(guī)范，X8或者X16帶寬。主板對各槽以太網(wǎng)控制，背板同時支持同源同步CLK 、統(tǒng)一外觸發(fā)、GPS B碼、 1pps信號等。另外支持P4的 LVDS總線互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)低速數(shù)據(jù)交換，同步觸發(fā)等功能。整機(jī)同時支持IPMI管理。       目前方案中用到物料為： 序號 商品名稱 規(guī)格型號 數(shù)量 單價 1 6U VPX 6槽 高帶寬PCIe的GPU AI計(jì)算背板機(jī)箱 026UVPX0263 1 2 6U VPX i7 刀片計(jì)算機(jī) 03VPX0194 1 3 基于6U VPX MXM 規(guī)范單Telsa P6 GPU 卡 01VPXDMXM0470X 1 4 基于6U VPX的 XC7VX690T+C6678的雙FMC接口雷達(dá)通信處理板 03MPCV709 1 5 基于6 U VPX M.2 高帶寬加固存儲板 （含三星2T商業(yè)級硬盤3個） 01VPXS0326 1 合計(jì) 二、基于6U VPX的 Xeon處理器計(jì)算型主控板       通用密集計(jì)算刀片是基于VPX標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)開發(fā)的一款通用密集型計(jì)算板。Xeon-D系列CPU是Intel推出的服務(wù)器級處理器，最大16核，帶有四個DDR4通道。       通用密集計(jì)算刀片尺寸緊湊——233mm×160mm，全加固、適用于商用服務(wù)器主板。主要配置包括單個Xeon處理器，板載32GB/64GB/128GB內(nèi)存顆粒，硬件接口支持5個USB2.0接口，VGA，系統(tǒng)串口，BMC串口，5路千兆以太網(wǎng)等。 系統(tǒng)框圖 圖表2- 1 系統(tǒng)框圖       通用密集計(jì)算刀片電源接口采用了由背板供電的12V電源接口,根據(jù)對電源功耗的需求，在VPX的機(jī)箱里插入相應(yīng)數(shù)量的電源模塊。 實(shí)物圖 圖表2- 3 板卡主視圖 系統(tǒng)槽信號說明 默認(rèn)插入公司主控管理板194號板卡-第六代Intel i7四核八線程6U VPX主控板 ● P0 為電源輸入接口，+12V輸入， 支持同步時鐘輸入，I2C的IPMI管理 ● P1支持4個PCIe x4（可配2個x8,1個x16）GEN3總線接，支持1路40G KR信號（可選）。 ● P2支持4個PCIe x4（可配2個x8,1個x16）GEN3總線接口。 ● P3支持： ● 3個PCIe x4（可配1個x8,1個x4）GEN3總線接口（可選） ● 2路1000 BASE-X(Serdes)接口（與P4 BASE-T 接口二選一） ● 2對100MHz HCSL PCIE差分時鐘信號 ● 4個GPIO信號 P4支持： ● 2路10/100/1000 BASE-T 接口 ● 2路1000 BASE-X(Serdes)接口 ● 2路串口信號，支持RS232/RS422/RS485模式 ● 2路USB3.0接口信號（含USB2.0） ● 4對100MHz HCSL PCIE差分時鐘信號 ● 2個GPIO信號 P5支持： ● 2路串口信號，支持RS232/RS422/RS485模式。 ● 1路VGA信號（與前面板DVI口切換，BIOS配置切換）。 ● 2路DVI信號(DVI2與前面DP口切換；接上顯示設(shè)備自動切換) ● 4路USB2.0信號 ● 2路SFP+信號 P6支持： ● 3路SATA3.0接口信號。 ● 1路USB3.0信號(含USB2.0接口信號)。 ● 2路10/100/1000 BASE-T 接口（與P4 BASE-X 接口二選一）。 ● 1路AUDIO信號 ● 機(jī)架ID信號，風(fēng)扇控制信號 三、基于6U VPX MXM 規(guī)范單Telsa P6 GPU 卡 3.1.板卡概述       板卡基于6U VPX 規(guī)范和MXM specification rev. 3.1 Type/B規(guī)范構(gòu)建GPU的擴(kuò)展卡，可擴(kuò)展1個MXM模塊。 板卡支持Telsa P6，M6子卡 3.3.產(chǎn)品應(yīng)用 特種設(shè)備上的深度學(xué)習(xí)，人工智能計(jì)算。 四.信號處理模塊-基于C6678+XC7V690T的6U VPX信號處理卡       本板卡基于標(biāo)準(zhǔn)6U VPX 架構(gòu)，為通用高性能信號處理平臺，系我公司自主研發(fā)。板卡采用一片TI DSP TMS320C6678和一片Xilinx公司Virtex 7系列的FPGA XC7V690T-2FFG1761I作為主處理器，Xilinx 的Aritex XC7A200T作為輔助處理器。XC7A200T負(fù)責(zé)管理板卡的上電時序，時鐘配置，系統(tǒng)及模塊復(fù)位,程序重配等。為您提供了豐富的運(yùn)算資源。如圖 1所示： 圖 1:信號處理平臺原理框圖 設(shè)計(jì)參考標(biāo)準(zhǔn)    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 作為電源是輸入接口，包括外部參考時鐘輸入，外部復(fù)位信號，及I2C總線。 ● P1連接4組GTH x4信號至FPGA。 ● P2連接1組GTH x4信號至FPGA。同時DSP的PCIe信號。 ● P3連接LVDS x16信號至CFPGA。 ● P4連接LVDS x16信號至FPGA，及CFPGA和DSP的千兆以太網(wǎng),CFPGA的RS422。 ● P5無信號連接 ● P6無信號連接 ● DSP外掛一簇DDR3，數(shù)據(jù)位寬64bit，容量2GB； ● DSP外掛NorFlash容量32MB； ● DSP采用EMIF16-NorFlash加載模式； ● DSP連接一路1000BASE-T千兆以太網(wǎng)至前面板； ● DSP連接一路1000BASE-T千兆以太網(wǎng)至VPX P4； ● DSP連接PCIe x2 至VPX P2； ● FPGA外掛兩簇DDR3，每簇容量4GB,位寬64bit，總?cè)萘?GB； ● FPGA 外掛NorFlash容量128MB； ● FPGA的加載模式為BPI模式； ● FPGA外接2路FMC-HPC； ● FPGA 連接GTH x8至VPX P1； ● FPGA 連接GTH x4至VPX P2； ● DSP和FPGA通過 SRIO x4 @ 5.0Gbps /per Lnae互聯(lián)； ● DSP和FPGA實(shí)現(xiàn)GPIO,UART，SPI ,I2C互聯(lián)； ● DSP和CFPGA 實(shí)現(xiàn)GPIO，SPI互聯(lián)； ● FPGA和CFPGA實(shí)現(xiàn)GPIO 互聯(lián)； ● CFPGA 連接一路1000BASE-T千兆以太網(wǎng)至前面板。 ● 板卡要求工業(yè)級芯片。結(jié)構(gòu)滿足抗震要求。 物理特性 ● 工作溫度：商業(yè)級 0℃ ~ +55℃，工業(yè)級-40℃~+85℃ ● 工作濕度：10%～80% 供電要求 ● 單電源供電，整板功耗：40W ● 電壓：DC +12V，5A ● 紋波：≤10% 五、基于6 U VPX M.2 高帶寬加固存儲板       基于6 U VPX M.2 高帶寬加固存儲板是一款VPX接口遵循PCIE總線協(xié)議的存儲卡，可以實(shí)現(xiàn)VPX接口的數(shù)據(jù)讀寫到PCI-E總線的NVME存儲媒介上。采用PLX8732，上行鏈路提供帶寬x16的PCI-E數(shù)據(jù)到VPX接口上；下行鏈路提供3路帶寬x4的PCI-E接口給NVME存儲媒介，（可選）外擴(kuò)一路x4帶寬的PCI-E。協(xié)議支持PCI-E2.0，最高可以實(shí)現(xiàn)8GT的傳輸速率。 特征如下： 1.PCI-E擴(kuò)展 采用PLX8732橋片。 2.VPX接口 采用高密度、高可靠軍工級刀片VPX接口。 3.PCI-E協(xié)議 上行鏈路支持PCI-E 16x Gen 3；可以調(diào)整成PCI-E 8x Gen 3，PCI-E 4x Gen 3。 下行鏈路支持PCI-E 4x Gen 3。 4.存儲功能 支持3路PCIE 4x的NVME存儲媒介。 5.產(chǎn)品外觀 存儲卡實(shí)物圖：（加固版本） 7.物理尺寸： 按照標(biāo)準(zhǔn)6U VPX 板卡設(shè)計(jì)。 存儲卡物理框圖： 8.其他參考信息 提供傳導(dǎo)致冷加固版本的產(chǎn)品，需要與用戶協(xié)商加固方案。 六. 軟件開發(fā)內(nèi)容 提供標(biāo)準(zhǔn)的存儲管理軟件。支持RAID0，1，5，6，10，50，60，RAID即時創(chuàng)建。 多源載荷數(shù)據(jù)模擬源上位機(jī) 光纖操作界面： TLK2711操作界面： TLK2711 傳輸圖像顯示界面