ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

Полезная модель относится к области вычислительной технике, и, в частности, к вычислительному устройству (ВУ) для решения вычислительно трудоемких задач за счет распараллеливания обработки и аппаратной реализации в программируемых логических интегральных схемах (ПЛИС) критических участков алгоритмов.
Из уровня техники известны вычислительные устройства, в которых ПЛИС решающего поля взаимодействуют с управляющим компьютером (УК) через системную ПЛИС (см., например, схему на Фиг.1). Связь системной ПЛИС с УК осуществляют по стандартному интерфейсу, например RS232, PCI и др. Связь системной ПЛИС с решающим полем ПЛИС осуществляют с помощью однонаправленных или двунаправленных шин по определяемым разработчиком протоколам. (http://www.dinigroup.com/new/DNV6F6PCIe.php)
Существенным недостатком таких вычислительных устройств подхода является относительно низкая скорость обмена информацией между системной ПЛИС и ПЛИС решающего поля при решении трудоемких задач.
Настоящая полезная модель направлена на устранение указанного недостатка с достижением технического результата в виде увеличения скорости обмена информацией и получить дополнительную гибкость в управлении вычислительным устройством.
Указанная задача с достижением указанного технического результата достигается применением вычислительного устройства. Заявленное вычислительное устройство содержит управляющий компьютер, по меньшей мере две ПЛИС, при этом каждая из ПЛИС содержит последовательный интерфейс с высокой скоростью передачи информации, дополнительно содержит коммутатор PCI-Express, количество выводов которого равно количеству ПЛИС, и другой управляющий компьютер, причем каждый из упомянутых управляющих компьютеров соединен с упомянутыми ПЛИС через упомянутый коммутатор.
В частности, последовательный интерфейс с высокой скоростью передачи информации представляет собой PCI-Express.
В частности, соединение управляющих компьютеров с коммутатором PCI-Express и соединение коммутатора PCI-Express с ПЛИС представляет собой соответствующие шины PCI-Express.
На Фиг.1 показано вычислительное устройство из уровня техники.
На Фиг.2 показано вычислительное устройство согласно настоящей полезной модели.
Вычислительное устройство содержит несколько рабочих ПЛИС XC6VSX475T (обычно их количество не превышает 8), коммутатор PCI-Express и два управляющих компьютера УК1 и УК2, в качестве которых может, например, выступать микропроцессорный модуль СРС1301 формата ComExpress типа 2 (модуль СРС1301) и сервер на базе SuperMicro 6016ХТ-TF, соответственно.
Рабочие ПЛИС и управляющие компьютеры связаны друг с другом шинами PCI-Express через коммутатор PCI-Express, который может быть выполнен как РЕХ8648 PLX Technology.
Каждая ПЛИС соответственно также содержит последовательный интерфейс для возможности обеспечения высокой скорости передачи информации. Количество выводов коммутатора PCI-Express определяет количество рабочих ПЛИС. Скорость обмена информацией между УК1, УК2 и ПЛИС определяется интерфейсом PCI-Express.
Вычислительное устройство работает следующим образом. Управляющие компьютеры УК1 и УК2 проводят конфигурирование и инициализацию работы ПЛИС, обмениваются информацией между собой. Они подготавливают исходные данные, направляют их по шинам PCI-Express через коммутатор в рабочие ПЛИС и управляют их работой. Рабочие ПЛИС обеспечивают необходимую высокопроизводительную обработку полученных от УК1 и УК2 исходных данных и отправляют результаты обработки по шинам PCI-Express через коммутатор в УК1 и УК2. Управляющие компьютеры проводят анализ полученных результатов, подготавливают новые исходные данные и направляют их в рабочие ПЛИС для дальнейшей обработки.
При работе с большими потоками исходных данных и результатов их обработки целесообразно следующее разделение функций между управляющими компьютерами: УК1 - проводит конфигурирование и инициализацию работы ПЛИС, подготовку исходных данных и передачу их в рабочие ПЛИС, а УК2 - проводит анализ и дальнейшую обработку полученных результатов.