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高性能FPGA计算加速卡

发布时间: 2016-5-5 上午10:05

作者: thicp1415

等级: 学有小成

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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
Copyright©2015 V1.0
 
本手册所包含的内容版权归清华大学设备仪器厂(清华仪器)所有,保留所有者权利。未经书面授权,任何单位或个人不得转载和拷贝文件中的内容。如有任何疑问,请联系我们。
本手册是关于该产品的产品简介、功能指标、物理与电气特征等的介绍。关于本手册的电子版本,您可以在购买产品的配套光盘中获得,也可以通过清华仪器的官方网站(www.thicp.com)获取。
 

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

图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 与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

 

   标签: fpga 高性能 计算 加速
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