中国航空工业集团公司西安航空计算技术研究所李晨卉获国家专利权
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龙图腾网获悉中国航空工业集团公司西安航空计算技术研究所申请的专利一种面向异构计算环境的FPGA虚拟化实现方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN116126459B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-04-21发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202211617765.0,技术领域涉及:G06F9/455;该发明授权一种面向异构计算环境的FPGA虚拟化实现方法是由李晨卉;刘作龙;程岳;韩伟;余冠锋;潘妍设计研发完成,并于2022-12-15向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种面向异构计算环境的FPGA虚拟化实现方法在说明书摘要公布了:本发明提供了一种面向异构计算环境的FPGA虚拟化实现方法,包括:FPGA虚拟化硬件架构设计:将FPGA逻辑资源分为静态区域和动态区域,所述静态区域为不可配置区域,所述动态区域为多个可动态重构的vFPGA区域;主机CPU端软件设计:通过用户应用程序API进行应用部署、FPGA资源管理,以及与vFPGA区域通信;通过运行时管理器在空间和时间上实现应用的调度;通过驱动程序实例化该多个可动态重构的vFPGA区域,分别为vFPGA区域设置所需数据结构,并为应用程序创建虚拟内存映射,以通过PCIe总线与FPGA进行通信。本发明整体提升了FPGA异构计算平台的开发效率、资源利用率和部署灵活性。
本发明授权一种面向异构计算环境的FPGA虚拟化实现方法在权利要求书中公布了:1.一种面向异构计算环境的FPGA虚拟化实现方法,其特征在于,包括: FPGA虚拟化硬件架构设计:将FPGA逻辑资源分为静态区域和动态区域,所述静态区域为不可配置区域,所述动态区域为多个可动态重构的vFPGA区域; 主机CPU端软件设计:通过用户应用程序API进行应用部署、FPGA资源管理,以及与vFPGA区域通信;通过运行时管理器在空间和时间上实现应用的调度;通过驱动程序实例化该多个可动态重构的vFPGA区域,分别为vFPGA区域设置所需数据结构,并为应用程序创建虚拟内存映射,以通过PCIe总线与FPGA进行通信; 单个vFPGA区域包含用户逻辑和动态封装器两部分; 所述用户逻辑是经综合和系统验证的比特流,用户可使用包括HLS、Verilog、VHDL、OpenCL的语言开发应用;所述动态封装器为用户逻辑提供标准接口,使应用可跨vFPGA运行; 所述FPGA虚拟化硬件架构包括以下功能模块: XDMAPCIe核,用于实现FPGA与主机CPU之间的DMA数据传输; 动态区域配置控制器和动态区域隔离器:动态区域配置控制器用于使用PCIe总线和内部配置访问端口ICAP直接将配置数据写入vFPGA区域中,实现部分重配置功能;动态区域隔离器用于确保部分重配置阶段,vFPGA区域与静态区域逻辑信号解耦; 存储堆栈,用于支持XDMAPCIe核实现CPU与FPGA之间的数据搬运,以及跨vFPGA的本地DDR资源共享; 网络协议堆栈,用于利用以ROCEv2网络协议为基础的RDMA通信方法,互连FPGA计算节点,实现跨FPGA的数据传输,形成FPGA资源池; 动态封装器,用于为用户逻辑提供统一的对外接口,以及通过内置TLB的MMU单元,实现虚实地址转换。
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