一种图形处理器板卡的制作方法

本发明涉及计算机领域，并且更具体地，特别是涉及一种图形处理器板卡。

背景技术：

随着计算复杂度的逐步提升，服务器采用的处理系统并未单纯的只有cpu或gpu，gpu(图形处理器)与cpu(中央处理器)组合的异构处理系统架构现在是面向ai(人工智能)服务器的主流架构。两种处理器各有所长，密集的处理任务交给gpu，复杂的逻辑运算交给cpu，协同工作可以提升系统的运算速率。在ai处理需求带动下，异构系统越来越普遍，gpu的市场需求进一步扩大。

现有技术中的实施方式是使用cpu主板集成bmc(基板控制器)及cpld(复杂可编程逻辑器件)/fpga(现场可编程门阵列)模组，gpu板卡作为组件引入系统，系统集成固化后gpu板卡的监控管理信号均来源于及主板bmc及cpld/fpga、或额外附加的管理板卡。这种实施方式的灵活性及扩展性差；且一部分逻辑控制信号不便于通过主板直接控制，而这又增加了系统管理的难度。

针对现有技术中由主板监控gpu板卡信号的效果差、缺乏灵活性和扩展性低的问题，目前尚未有有效的解决方案。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例的目的在于提出一种图形处理器板卡，能够针对不同gpu或不同类型的gpu来进行有效和高效的管理控制工作，提高板卡信号监控效果与效率、增强使用灵活性和可扩展性。

基于上述目的，本发明实施例的一方面提供了一种图形处理器板卡，包括：

多个图形处理器单元，多个图形处理器单元之间通过高速总线两两相互连接，多个图形处理器单元与设置于图形处理器板卡外部的中央处理器组成异构处理系统；

现场可编程门阵列，通过控制信号连接到多个图形处理器单元，用于根据控制信号对多个图形处理器单元进行逻辑控制；

连接器，通过pcie总线连接到多个图形处理器单元和现场可编程门阵列，用于使多个图形处理器单元和现场可编程门阵列信号与主板进行信号传输。

在一些实施方式中，逻辑控制包括以下至少之一：上下电控制、使能、复位、告警信号管理。

在一些实施方式中，多个图形处理器单元和现场可编程门阵列之间还通过i2c总线连接，现场可编程门阵列通过i2c总线连接读取多个图形处理器单元的设备版本信息和当前温度；现场可编程门阵列还通过i2c总线连接到同样设置于图形处理器板卡上的电源管理模块、板卡温度传感器、和板卡存储器，分别用于读取图形处理器板卡的功耗信息、当前工作温度、和板卡固件信息。

在一些实施方式中，现场可编程门阵列还通过i2c总线连接到设置于图形处理器板卡外部的基板控制器，现场可编程门阵列将以下至少之一传输到基板控制器：多个图形处理器单元的设备版本信息和当前温度、图形处理器板卡的功耗信息、当前工作温度、和板卡固件信息。

在一些实施方式中，现场可编程门阵列还通过控制信号连接到主板，主板通过控制信号使现场可编程门阵列对多个图形处理器单元进行逻辑控制；现场可编程门阵列还通过控制信号连接到同样设置于图形处理器板卡上的电源管理模块，现场可编程门阵列通过控制信号控制电源管理模块的输出与使能。

在一些实施方式中，板卡还包括图形处理器时钟，多个图形处理器单元之间的通信使用图形处理器时钟作为参考时钟；多个图形处理器单元和现场可编程门阵列还通过pcie总线连接到设置于图形处理器板卡外部的主板时钟，多个图形处理器单元和现场可编程门阵列与主板之间的通信使用主板时钟作为参考时钟。

在一些实施方式中，板卡还包括连接到现场可编程门阵列的调试接口，调试接口用于对现场可编程门阵列进行仿真，和配置、烧写固件。

在一些实施方式中，板卡还包括连接到现场可编程门阵列的串口芯片，串口芯片用于对存储现场可编程门阵列在上电和/或复位时所加载的固件。

本发明实施例的另一方面，还提供了一种服务器，包括：

安装有中央处理器的主板；

上述的图形处理器板卡，图形处理器板卡整体插接在主板上并通过pcie总线连接到中央处理器。

本发明实施例的另一方面，还提供了一种图形处理方法，包括以下步骤：

接收来自主板的控制信号；

根据控制信号使用上述的图形处理器板卡对多个图形处理器单元进行逻辑控制；

通过连接器对主板进行反馈。

本发明具有以下有益技术效果：本发明实施例提供的图形处理器板卡，通过将fpga与gpu集成到同一板卡上，使得本地的fpga可以直接监控gpu而不需要经过主板与cpu的技术方案，能够针对不同gpu或不同类型的gpu来进行有效和高效的管理控制工作，提高板卡信号监控效果与效率、增强使用灵活性和可扩展性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的实施例。

图1为本发明提供的图形处理器板卡的结构逻辑示意图；

图2为本发明提供的图形处理器板卡的详细结构框图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明实施例进一步详细说明。

需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”、“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。

基于上述目的，本发明实施例的第一个方面，提出了一种能够针对不同gpu或不同类型的gpu来进行有效和高效的管理控制工作的板卡的实施例。图1示出的是本发明提供的图形处理器板卡的实施例的结构示意图。

所述图形处理器板卡包括：

多个图形处理器单元11，多个图形处理器单元11之间通过高速总线两两相互连接，多个图形处理器单元11与设置于图形处理器板卡外部的中央处理器组成异构处理系统；

现场可编程门阵列12，通过控制信号连接到多个图形处理器单元11，用于根据控制信号对多个图形处理器单元11进行逻辑控制；

连接器13，通过pcie总线连接到多个图形处理器单元11和现场可编程门阵列12，用于使多个图形处理器单元11和现场可编程门阵列12信号与主板进行信号传输。

结合这里的公开所描述的各种示例性模块可以被实现为电子硬件、计算机软件或两者的组合。为了清楚地说明硬件和软件的这种可互换性，已经就各种示意性模块的功能对其进行了一般性的描述。这种功能是被实现为软件还是被实现为硬件取决于具体应用以及施加给整个系统的设计约束。本领域技术人员可以针对每种具体应用以各种方式来实现所述的功能，但是这种实现决定不应被解释为导致脱离本发明实施例公开的范围。

在一些实施方式中，现场可编程门阵列12根据控制信号对多个图形处理器单元11进行的逻辑控制包括以下至少之一：上下电控制、使能、复位、告警信号管理。

在一些实施方式中，多个图形处理器单元11和现场可编程门阵列12之间还通过i2c总线连接，现场可编程门阵列12通过i2c总线连接读取多个图形处理器单元11的设备版本信息和当前温度；现场可编程门阵列12还通过i2c总线连接到同样设置于图形处理器板卡上的电源管理模块、板卡温度传感器、和板卡存储器，分别用于读取图形处理器板卡的功耗信息、当前工作温度、和板卡固件信息。

在一些实施方式中，现场可编程门阵列12还通过i2c总线连接到设置于图形处理器板卡外部的基板控制器，现场可编程门阵列12将以下至少之一传输到基板控制器：多个图形处理器单元11的设备版本信息和当前温度、图形处理器板卡的功耗信息、当前工作温度、和板卡固件信息。

在一些实施方式中，现场可编程门阵列12还通过控制信号连接到主板，主板通过控制信号使现场可编程门阵列12对多个图形处理器单元11进行逻辑控制；现场可编程门阵列12还通过控制信号连接到同样设置于图形处理器板卡上的电源管理模块，现场可编程门阵列12通过控制信号控制电源管理模块的输出与使能。

结合这里的公开所描述的各种示例性模块可以利用被设计成用于执行这里所述功能的下列部件来实现或执行：通用处理器、数字信号处理器(dsp)、专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列12或其它可编程逻辑器件、分立门或晶体管逻辑、分立的硬件组件或者这些部件的任何组合。通用处理器可以是微处理器，但是可替换地，处理器可以是任何传统处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器也可以被实现为计算设备的组合，例如，dsp和微处理器的组合、多个微处理器、一个或多个微处理器结合dsp和/或任何其它这种配置。

在一些实施方式中，板卡还包括图形处理器时钟，多个图形处理器单元11之间的通信使用图形处理器时钟作为参考时钟；多个图形处理器单元11和现场可编程门阵列12还通过pcie总线连接到设置于图形处理器板卡外部的主板时钟，多个图形处理器单元11和现场可编程门阵列12与主板之间的通信使用主板时钟作为参考时钟。

在一些实施方式中，板卡还包括连接到现场可编程门阵列12的调试接口，调试接口用于对现场可编程门阵列12进行仿真，和配置、烧写固件。

在一些实施方式中，板卡还包括连接到现场可编程门阵列12的串口芯片，串口芯片用于对存储现场可编程门阵列12在上电和/或复位时所加载的固件。

应该明白的是，本文所述的计算机可读存储介质(例如各种存储器)可以是易失性存储器或非易失性存储器，或者可以包括易失性存储器和非易失性存储器两者。作为例子而非限制性的，非易失性存储器可以包括只读存储器(rom)、可编程rom(prom)、电可编程rom(eprom)、电可擦写可编程rom(eeprom)或快闪存储器。易失性存储器可以包括随机存取存储器(ram)，该ram可以充当外部高速缓存存储器。作为例子而非限制性的，ram可以以多种形式获得，比如同步ram(dram)、动态ram(dram)、同步dram(sdram)、双数据速率sdram(ddrsdram)、增强sdram(esdram)、同步链路dram(sldram)、以及直接rambusram(drram)。所公开的方面的存储设备意在包括但不限于这些和其它合适类型的存储器。

下面根据图2示出的具体实施例来进一步阐述本发明的实施方式。如图2所示，使用gpu0/gpu1/gpu2/gpu3四个gpu单元组成并行计算模块，其内部通过高速互联总线互联，通过pciex16与主板cpu或pcieswitch互联。gpu单元连接参考时钟1(主板时钟buffer)作为pcie参考时钟。时钟发生器产生参考时钟3作为gpu模组内高速互联总线的系统参考时钟。

fpga通过pciex1与主板cpu或pcieswitch互联。主板通过pcie实现对fpga的管理和控制，并实现fpga固件升级功能。fpga连接参考时钟2(与参考时钟1相同或不同的主板时钟buffer)作为pcie参考时钟。

fpga通过控制信号组1来与主板上的cpld/fpga互联。主板通过控制信号组1实现对fpga进行使能、复位、热插拔使能及复位操作。fpga通过控制信号组2实现对12vhsc模块、5v电源模块使能及输出控制。fpga通过控制信号组3实现对gpu的逻辑控制，包括上下电控制、使能及复位、告警信号管理等，这可以简化主板bmc及cpld/fpga模块的管理。

fpga模块还负责实现扩展i2c管理以及控制信号。其中，fpga通过i2c_1与温度传感器0互联，用于读取温度传感器0监测温度；fpga通过i2c_1与12hsc及12v_stbyhsc互联，用于监测功耗；fpga通过i2c_1与eeprom互联，用于读取板卡信息及固件信息。fpga通过i2c_2与温度传感器1互联，用于读取温度传感器1监测温度。其中温度传感器0用于检测板卡出风口温度，温度传感器1用于检测板卡进风口温度。当板卡温度产生异常时，温度传感器模块会产生告警信号并通知fpga。fpga通过i2c_3与gpu0/gpu1/gpu2/gpu3互联，用于读取gpu设备版本信息以及gpu温度。最后，fpga通过i2c_0经i2c中继器、连接器13连接至bmc，bmc通过读取fpga内部寄存器获知以上各种数据。

结合这里的公开所描述的管理控制步骤可以直接包含在硬件中、由处理器执行的软件模块中或这两者的组合中。软件模块可以驻留在ram存储器、快闪存储器、rom存储器、eprom存储器、eeprom存储器、寄存器、硬盘、可移动盘、cd-rom、或本领域已知的任何其它形式的存储介质中。示例性的存储介质被耦合到处理器，使得处理器能够从该存储介质中读取信息或向该存储介质写入信息。在一个替换方案中，所述存储介质可以与处理器集成在一起。处理器和存储介质可以驻留在asic中。asic可以驻留在用户终端中。在一个替换方案中，处理器和存储介质可以作为分立组件驻留在用户终端中。

可以使用jtag(联合测试行动组)模块作为fpga模块的调试与开发接口，通过此接口可以实现对fpga模块在线仿真、配置固件烧写spiflash等。spiflash(串口芯片)用作存储fpga固件，当fpga上电或复位时会从flash加载固件，fpga加载完固件实现相关配置。eeprom用于记录板卡信息，包括板卡类型信息、fpga固件信息等。

电源管理模块包括12vhsc及12v_stbyhs，用于实现电源热插拔管理。其中12vhsc模块、5v电源模块为gpu提供电源。12v_stbyhsc模块、3.3v电源模块、1.8v电源模块、1.2v电源模块为fpga提供电源。同时，3.3v电源模块也为温度传感器、eeprom、spiflash及i2c中继器提供电源。

在一个或多个示例性设计中，所述功能可以在硬件、软件、固件或其任意组合中实现。如果在软件中实现，则可以将所述功能作为一个或多个指令或代码存储在计算机可读介质上或通过计算机可读介质来传送。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，该通信介质包括有助于将计算机程序从一个位置传送到另一个位置的任何介质。存储介质可以是能够被通用或专用计算机访问的任何可用介质。作为例子而非限制性的，该计算机可读介质可以包括ram、rom、eeprom、cd-rom或其它光盘存储设备、磁盘存储设备或其它磁性存储设备，或者是可以用于携带或存储形式为指令或数据结构的所需程序代码并且能够被通用或专用计算机或者通用或专用处理器访问的任何其它介质。此外，任何连接都可以适当地称为计算机可读介质。例如，如果使用同轴线缆、光纤线缆、双绞线、数字用户线路(dsl)或诸如红外线、无线电和微波的无线技术来从网站、服务器或其它远程源发送软件，则上述同轴线缆、光纤线缆、双绞线、dsl或诸如红外线、无线电和微波的无线技术均包括在介质的定义。如这里所使用的，磁盘和光盘包括压缩盘(cd)、激光盘、光盘、数字多功能盘(dvd)、软盘、蓝光盘，其中磁盘通常磁性地再现数据，而光盘利用激光光学地再现数据。上述内容的组合也应当包括在计算机可读介质的范围内。

从上述实施例可以看出，本发明实施例提供的图形处理器板卡，通过将fpga与gpu集成到同一板卡上，使得本地的fpga可以直接监控gpu而不需要经过主板与cpu的技术方案，能够针对不同gpu或不同类型的gpu来进行有效和高效的管理控制工作，提高板卡信号监控效果与效率、增强使用灵活性和可扩展性。

需要特别指出的是，上述板卡的各个实施例中的各个器件均可以按照本领域技术人员的需求而相互交换、改变位置、增加、删减，因此，这些合理的排列组合变换之于板卡也应当属于本发明的保护范围，并且不应将本发明的保护范围局限在所述实施例之上。

基于上述目的，本发明实施例的第二个方面，提出了一种能够针对不同gpu或不同类型的gpu来进行有效和高效的管理控制工作的服务器的实施例。所述服务器包括：

安装有中央处理器的主板；

上述的图形处理器板卡，图形处理器板卡整体插接在所述主板上并通过pcie总线连接到所述中央处理器。

本发明实施例公开所述的装置、设备等可为各种电子终端设备，例如手机、个人数字助理(pda)、平板电脑(pad)、智能电视等，也可以是大型终端设备，如服务器等，因此本发明实施例公开的保护范围不应限定为某种特定类型的装置、设备。本发明实施例公开所述的客户端可以是以电子硬件、计算机软件或两者的组合形式应用于上述任意一种电子终端设备中。

基于上述目的，本发明实施例的第三个方面，提出了一种能够针对不同gpu或不同类型的gpu来进行有效和高效的管理控制工作的方法的实施例。所述方法包括以下步骤：

接收来自主板的控制信号；

根据控制信号使用上述的图形处理器板卡对多个图形处理器单元11进行逻辑控制；

通过连接器13对主板进行反馈。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(rom)或随机存储记忆体(ram)等。所述计算机程序的实施例，可以达到与之对应的前述任意方法实施例相同或者相类似的效果。

从上述实施例可以看出，本发明实施例提供的服务器和方法，通过将fpga与gpu集成到同一板卡上，使得本地的fpga可以直接监控gpu而不需要经过主板与cpu的技术方案，能够针对不同gpu或不同类型的gpu来进行有效和高效的管理控制工作，提高板卡信号监控效果与效率、增强使用灵活性和可扩展性。

需要特别指出的是，上述服务器和方法的实施例采用了板卡的实施例来具体说明各模块和步骤的工作过程，本领域技术人员能够很容易想到，将这些技术特征应用到板卡的其他实施例中。当然，由于板卡实施例中的各个器件均可以相互交换、改变位置、增加、删减，因此，这些合理的排列组合变换之于服务器和方法也应当属于本发明的保护范围，并且不应将本发明的保护范围局限在所述实施例之上。

以上是本发明公开的示例性实施例，但是应当注意，在不背离权利要求限定的本发明实施例公开的范围的前提下，可以进行多种改变和修改。根据这里描述的公开实施例的方法权利要求的功能、步骤和/或动作不需以任何特定顺序执行。此外，尽管本发明实施例公开的元素可以以个体形式描述或要求，但除非明确限制为单数，也可以理解为多个。

应当理解的是，在本文中使用的，除非上下文清楚地支持例外情况，单数形式“一个”旨在也包括复数形式。还应当理解的是，在本文中使用的“和/或”是指包括一个或者一个以上相关联地列出的项目的任意和所有可能组合。本发明实施例公开实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明实施例的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上所述的本发明实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明实施例的保护范围之内。