一种基于FPGA使国产处理器加速的计算机系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种基于FPGA使国产处理器加速的计算机系统及方法，包括处理器单元，所述处理器单元包括国产处理器和若干个FPGA芯片，若干个FPGA芯片通过总线与国产处理器连接；FPGA芯片内部设有加速模块，所述加速模块包括TCP卸载模块和GZIP压缩解压缩模块；以FPGA为国产处理器加速方法的核心，在FPGA内部实现了TCP卸载模块和GZIP压缩解压缩模块，为国产处理器提供网络卸载和存储压缩解压缩的数据预处理，可有效的减轻国产处理器的负载压力，解决了国产处理器数据处理性能不足的问题，有利于国产处理器在大数据、人工智能、网络安全等对处理器性能要求较高的场合下的应用。

【技术实现步骤摘要】
一种基于FPGA使国产处理器加速的计算机系统及方法
本专利技术涉及涉国产处理器计算机计算加速
，具体一种基于FPGA使国产处理器加速的计算机系统及方法。
技术介绍
集成电路(IC)可以被实施用来执行特定的功能。一种类型的IC为可编程IC，例如现场可编程门阵列(FPGA)。FPGA以并行运算为主，以硬件描述语言来实现，FPGA通常包括可编程片(programmabletiles)的阵列。每个可编程片通常都包括可编程互连电路和可编程逻辑电路两者。可编程互连电路通常包括通过可编程互连点(PIP)互连的不同长度的大量互连线。可编程逻辑电路使用可编程元件来实现用户设计的逻辑。计算机核心软硬件的国产化备受重视，国家出台了相关的政策鼓励和发展国产计算机的发展。在国家政策的引导下，自主可控的国产计算机在软硬件领域都取得了较大的进步，实现了从无到有的里程碑式发展。但是受制于指令集、制造工艺、设计水平、软件生态等因素，国产处理器的性能与Intel、IBM等厂商的X86处理器、POWER处理器都存在着较大差距。随着大数据、人工智能、网络安全等领域的发展，对计算机的性能要求越来越高，国产处理器很难应对这些新兴应用对处理性能的要求。
技术实现思路
为了克服上述现有技术中的不足，本专利技术提供一种基于FPGA使国产处理器加速的计算机系统及方法，以解决上述技术问题。本专利技术的技术方案是：一种基于FPGA使国产处理器加速的计算机系统，包括处理器单元，所述处理器单元包括国产处理器和若干个FPGA芯片，若干个FPGA芯片通过总线与国产处理器连接；FPGA芯片内部设有加速模块，所述加速模块包括TCP卸载模块和GZIP压缩解压缩模块，TCP卸载模块，用于实现在FPGA内部进行并行的网络包的预处理；GZIP压缩解压缩模块，用于实现在FPGA内部并行的数据压缩解压缩处理。进一步的，FPGA芯片还设有互联接口，FPGA芯片之间通过互联接口进行互联，用于实现全局串口共享。进一步的，国产处理器还连接有存储设备，FPGA芯片还连接有FLISH闪存，存储设备还与FPGA芯片连接。进一步的，TCP卸载模块，用于当国产处理器通过网络从外部接收数据时，TCP卸载模块对网络包进行解析，解析出核心数据传输到国产处理器；TCP卸载模块，还用于当国产处理器通过网络发送数据时，TCP卸载模块对核心数据进行打包，然后通过网络发送出去。进一步的，GZIP压缩解压缩模块，用于当国产处理器将数据压缩存入存储设备时，GZIP压缩解压缩模块对数据进行压缩，存入存储设备；GZIP压缩解压缩模块，还用于当国产处理器从存储设备读取压缩数据时，GZIP压缩解压缩模块从存储设备读取数据并解压缩，传输给国产处理器。本专利技术技术方案还提供一种基于FPGA使国产处理器加速的方法，包括如下步骤：在国产处理器计算机上设置若干个FPGA芯片，若干个FPGA芯片通过总线与国产处理器连接；每个FPGA芯片内部设置TCP卸载模块和GZIP压缩解压缩模块，为国产处理器提供网络卸载和存储压缩解压缩的数据预处理。进一步的，步骤每个FPGA芯片内部设置TCP卸载模块和GZIP压缩解压缩模块，为国产处理器提供网络卸载和存储压缩解压缩的数据预处理，包括：在每个FPGA芯片内部实现TCP卸载模块，实现TCP等网络协议的数据包处理。进一步的，步骤每个FPGA芯片内部设置TCP卸载模块和GZIP压缩解压缩模块，为国产处理器提供网络卸载和存储压缩解压缩的数据预处理，包括：在每个FPGA芯片内部实现GZIP压缩解压缩模块，实现数据的压缩解压缩处理。进一步的，步骤每个FPGA芯片内部设置TCP卸载模块和GZIP压缩解压缩模块，为国产处理器提供网络卸载和存储压缩解压缩的数据预处理中为国产处理器提供网络卸载和存储压缩解压缩的数据预处理，具体过程包括：当国产处理器通过网络从外部接收数据时，FPGA芯片内部的TCP卸载模块对网络包进行解析，解析出核心数据传输到国产处理器；当国产处理器通过网络发送数据时，FPGA芯片的TCP卸载模块对核心数据进行打包，然后通过网络发送出去。进一步的，步骤每个FPGA芯片内部设置TCP卸载模块和GZIP压缩解压缩模块，为国产处理器提供网络卸载和存储压缩解压缩的数据预处理中为国产处理器提供网络卸载和存储压缩解压缩的数据预处理，具体过程还包括：当国产处理器将数据压缩存入存储设备时，FPGA芯片内部的GZIP压缩解压缩模块对数据进行压缩，存入存储设备；当国产处理器从存储设备读取压缩数据时，FPGA芯片内部的GZIP压缩解压缩模块从存储设备读取数据并解压缩，传输给国产处理器。从以上技术方案可以看出，本专利技术具有以下优点：以FPGA为国产处理器加速方法的核心，在FPGA内部实现了TCP卸载模块和GZIP压缩解压缩模块，为国产处理器提供网络卸载和存储压缩解压缩的数据预处理，可有效的减轻国产处理器的负载压力，解决了国产处理器数据处理性能不足的问题，有利于国产处理器在大数据、人工智能、网络安全等对处理器性能要求较高的场合下的应用。此外，本专利技术设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。由此可见，本专利技术与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著地进步，其实施的有益效果也是显而易见的。附图说明图1为FPGA芯片内部加速模块示意图；图2为国产处理器计算机计算加速的并行加速模式示意图；图3为实施例二提供基于FPGA使国产处理器加速的计算机系统示意图。具体实施方式下面结合附图并通过具体实施例对本专利技术进行详细阐述，以下实施例是对本专利技术的解释，而本专利技术并不局限于以下实施方式。结合图1-图3阐述实施例如下：实施例一一种基于FPGA使国产处理器加速的计算机系统，包括处理器单元，所述处理器单元包括国产处理器1和一个FPGA芯片2，FPGA芯片2通过总线与国产处理器1连接；所述FPGA芯片2内部设有加速模块，所述加速模块包括TCP卸载模块2.2和GZIP压缩解压缩模块2.1，TCP卸载模块2.2，用于实现在FPGA芯片内部进行并行的网络包的预处理；GZIP压缩解压缩模块2.1，用于实现在FPGA芯片内部并行的数据压缩解压缩处理。国产处理器1还连接有存储设备，FPGA芯片2还连接有FLISH闪存；存储设备还与FPGA芯片2连接。TCP卸载模块2.2，用于当国产处理器1通过网络从外部接收数据时，TCP卸载模块2.2对网络包进行解析，解析出核心数据传输到国产处理器1；TCP卸载模块2.2，还用于当国产处理器1通过网络发送数据时，TCP卸载模块2.2对核心数据进行打包，然后通过网络发送出去。GZIP压缩解压缩模块2.1，用于当国产处理器1将数据压缩存入存储设备时，GZIP压缩解压缩模块2.1对数据进行压缩，存入存储设备；GZIP压缩解压缩模块2.1，还用于当国产处理器1从存储设备读取压缩数据时，GZIP压缩解压缩模块2.1从存储设备读取数据并解压缩，传输给国产处理器1。基于上述系统的加速的方法，包括如下步骤：当国产处理器1通过网络从外部接收数据时，FPGA芯片2内部的TCP卸载模块2.2对网络包进行解析，解析出核心数据传输到国产处理器1；当国产处理器1通过网络发送数据时，FPGA芯片2的TCP卸载模块2.2对核心数据进行打包，然后通过网络发送出去。当本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于FPGA使国产处理器加速的计算机系统，其特征在于，包括处理器单元，所述处理器单元包括国产处理器和若干个FPGA芯片，若干个FPGA芯片通过总线与国产处理器连接；FPGA芯片内部设有加速模块，所述加速模块包括TCP卸载模块和GZIP压缩解压缩模块；TCP卸载模块，用于实现在FPGA内部进行并行的网络包的预处理；GZIP压缩解压缩模块，用于实现在FPGA内部并行的数据压缩解压缩处理。

【技术特征摘要】
1.一种基于FPGA使国产处理器加速的计算机系统，其特征在于，包括处理器单元，所述处理器单元包括国产处理器和若干个FPGA芯片，若干个FPGA芯片通过总线与国产处理器连接；FPGA芯片内部设有加速模块，所述加速模块包括TCP卸载模块和GZIP压缩解压缩模块；TCP卸载模块，用于实现在FPGA内部进行并行的网络包的预处理；GZIP压缩解压缩模块，用于实现在FPGA内部并行的数据压缩解压缩处理。2.根据权利要求1所述的一种基于FPGA使国产处理器加速的计算机系统，其特征在于，FPGA芯片还设有互联接口，FPGA芯片之间通过互联接口进行互联，用于实现全局串口共享。3.根据权利要求2所述的一种基于FPGA使国产处理器加速的计算机系统，其特征在于，国产处理器还连接有存储设备，FPGA芯片还连接有FLISH闪存，存储设备还与FPGA芯片连接。4.根据权利要求3所述的一种基于FPGA使国产处理器加速的计算机系统，其特征在于，TCP卸载模块，用于当国产处理器通过网络从外部接收数据时，TCP卸载模块对网络包进行解析，解析出核心数据传输到国产处理器；TCP卸载模块，还用于当国产处理器通过网络发送数据时，TCP卸载模块对核心数据进行打包，然后通过网络发送出去。5.根据权利要求3所述的一种基于FPGA使国产处理器加速的计算机系统，其特征在于，GZIP压缩解压缩模块，用于当国产处理器将数据压缩存入存储设备时，GZIP压缩解压缩模块对数据进行压缩，存入存储设备；GZIP压缩解压缩模块，还用于当国产处理器从存储设备读取压缩数据时，GZIP压缩解压缩模块从存储设备读取数据并解压缩，传输给国产处理器。6.一种基于FPGA使国产处理器加速的方法，其特征在于，包括如下步骤：在国产处理器计算机上设置若干个FPGA芯片，若干个FPGA芯片通过总线与国产处理器连接；每个所述FPGA芯片内部设有加速模块，所述加速模块包括TCP卸载模块和GZ...

【专利技术属性】
技术研发人员：耿士华，李凯一，彭福来，田孟娇，
申请(专利权)人：山东超越数控电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37