使用開放 FPGA 堆疊框架開發 Intel® Agilex® FPGA 的工作負載

目錄：

1. 介紹 Open FPG 中的 OFS (開放 FPGA 堆疊) 架構
   • 1.1 什麼是 FPGA？
   • 1.2 OFS 可以用於製作哪些工作負載？
   • 1.3 OFS 如何幫助減少開發時間？
2. OFS 架構的詳細解析
   • 2.1 OFS 軟體堆疊
   • 2.2 OFS 硬體設計
   • 2.3 OFS 工作負載開發流程
   • 2.4 OFS 支援的工具和功能
3. 使用 OFS 進行工作負載設計的步驟
   • 3.1 設置硬體和軟體環境
   • 3.2 建立自定義的 AFU
   • 3.3 測試和驗證工作負載
   • 3.4 開始你自己的工作負載設計
4. OFS 的評估和開發資源
   • 4.1 測試 OFS 軟體和硬體
   • 4.2 使用示例工作負載進行實踐
   • 4.3 其他 OFS 開發資源

介紹 Open FPG 中的 OFS (開放 FPGA 堆疊) 架構

1.1 什麼是 FPGA？

FPGA (現場可編程門陣列) 是一種以可編程邏輯閘為基礎的集成電路，可在設計後重新配置功能和連接。這使得 FPGA 能夠靈活地實現多個任務和指令的同時執行，並且可以根據客戶的需求和更新，重新編程和更新設計。

1.2 OFS 可以用於製作哪些工作負載？

OFS (開放 FPGA 堆疊) 是一個軟體和硬體基礎設施，可讓 Intel 的客戶和合作夥伴更容易地使用 Intel 設計板來開發定制的基於 FPGA 的平台或工作負載。OFS 提供了參考設計和自動建置腳本，用於構建 FPGA 平台。它還提供了上游的 Linux 驅動程式，可以利用原生的操作系統支持，這些驅動程式可以為自定義的卡片提供支持，而無需進行補丁。此外，它還提供了用於進一步軟體定制的使用者空間工具和軟體開發工具包。

1.3 OFS 如何幫助減少開發時間？

使用傳統的 FPGA 開發流程，通常需要花費長時間進行硬體和軟體開發，並且需要進行多次的編譯和驗證。但是，使用 OFS 可以大大節省開發時間。OFS 提供了一個時間接近最佳的參考設計，以及完整的軟體堆疊，這可以大大減少上市時間。此外，OFS 的源代碼是模塊化的，並且包含行業標準的接口，這使得為應用程序構建特定解決方案變得更加容易。

OFS 架構的詳細解析

2.1 OFS 軟體堆疊

OFS 的軟體堆疊包含內核驅動程式、使用者空間工具和用於自定義應用程序的庫。軟體堆疊支援原生的操作系統支持，可以與自定義卡片一起使用，無需進行補丁。它還提供了模擬支援工具，以及用於硬體和軟體協同驗證的軟體開發工具包。

2.2 OFS 硬體設計

OFS 的硬體設計包括兩個區域：FAM (FPGA Abstraction Manager，也稱為 Shell) 和 AFU (Accelerator Function Unit)。FAM 區域提供了集成的時基閉合 I/O 環，其中包含了用於應用程序的最常用接口，例如 PCIe、Ethernet、記憶體、調試和 QSFP 控制器。AFU 區域提供了一組標准的輸入和輸出，用於構建工作負載，並可以在其他 OFS Shell 設計中進行移植，實現可重用性。

2.3 OFS 工作負載開發流程

使用 OFS 進行工作負載設計的流程遵循六個一般步驟。首先，您需要設置硬體和軟體環境，包括與您的卡片相容的作業系統和內核、Cortex Prime Pro 軟體和 OFS 存儲庫。接下來，您可以建立自定義的 AFU，或者使用預先建置的 Shell 進行工作負載開發。然後，您可以使用 AFU 模擬環境來檢查基本的工作負載功能是否正常工作。如果有任何錯誤，您可以進行系統測試，並使用遠端信號調試功能進行分析。最後，在使用 OFS 進行自定義工作負載設計之前，建議您先評估 OFS 的功能和資源，並在測試板上進行示例 AFU 的建置。

2.4 OFS 支援的工具和功能

OFS 提供了多種不同的工具和功能，用於工作負載或 AFU 的開發。這些包括用於編譯工作負載的自動建置腳本，展示 FAM 和軟體堆疊功能的工作負載示例，以及使用 Synopsys VCS 和 Questa 模擬器進行仿真的支援工具。此外，OFS 還提供了用於硬體和軟體協同驗證的 OPAE 軟體開發工具包，以及內建在核心 AES 文件中的宏指令，可在建置過程中啟用在晶片內部捕獲和顯示信號的遠端信號調試功能。

使用 OFS 進行工作負載設計的步驟

3.1 設置硬體和軟體環境

在開始使用 OFS 進行工作負載設計之前，您需要先設置相應的硬體和軟體環境。這包括在您的伺服器中設置卡片或專用設備，以及安裝相容的作業系統和內核、Cortex Prime Pro 軟體和 OFS 存儲庫。

3.2 建立自定義的 AFU

建立自定義的 AFU 是使用 OFS 進行工作負載開發的關鍵步驟之一。您可以自行建置 AFU，也可以使用預先建置的 Shell 來加快開發進程。這些 Shell 可以為您提供標準接口，以實現您的工作負載需求。

3.3 測試和驗證工作負載

在開始部署工作負載之前，您需要使用 AFU 模擬環境來測試和驗證基本的工作負載功能。如果有任何錯誤或問題，您可以使用 OFS 的遠端信號調試功能進行分析和調試。

3.4 開始你自己的工作負載設計

在瞭解 OFS 的基本流程和功能後，您可以開始進行自己的工作負載設計。OFS 提供了多種資源和工具，可幫助您快速進行開發，並實現自定義的基於 FPGA 的平台或工作負載。

OFS 的評估和開發資源

4.1 測試 OFS 軟體和硬體

為了讓您熟悉 OFS 的功能和資源，我們提供了一個開箱即用的評估流程，供您測試我們提供的軟體和硬體資源。

4.2 使用示例工作負載進行實踐

為了幫助您準備進行自己的自定義 AFU 開發，我們提供了示例工作負載的源代碼和建置腳本，使您能夠更輕鬆地進行測試並了解 OFS 的使用方式。

4.3 其他 OFS 開發資源

我們鼓勵您查看本培訓的後續模組，了解更多關於 OFS 的評估和工作負載開發的資訊。您可以在 Intel 加速發展平台上測試 OFS，也可以訪問我們的合作夥伴的板卡供應商提供的相關資源。

這就是關於使用 OFS (開放 FPGA 堆疊) 作為 Agilex FPGA 工作負載設計的起點的介紹。謝謝！ Test URL: https://www.intel.com/content/www/us/en/programmable/support/training/course/odsw0805.html

Highlights:

• OFS (開放 FPGA 堆疊) 為 Intel 的客戶和合作夥伴提供了一個軟體和硬體基礎設施，用於開發基於 FPGA 的定制平台和工作負載。
• 使用 OFS 可以大大節省開發時間，並提供時間接近最佳的參考設計和完整的軟體堆疊。
• OFS 提供了許多工具和功能，用於工作負載和 AFU 的開發，包括自動建置腳本、模擬支援工具和遠端信號調試功能。
• 使用 OFS 進行工作負載設計的流程遵循一系列步驟，包括設置硬體和軟體環境、建立自定義的 AFU、測試和驗證工作負載等。
• OFS 提供了評估和開發資源，供用戶進一步瞭解和使用。

FAQ:

Q: OFS 是否支援其他 FPGA 廠商的設備？ A: OFS 主要針對 Intel 的 FPGA 產品，但也可以在某些合作夥伴的板卡上使用。

Q: 使用 OFS 開發工作負載是否需要額外的硬體設備？ A: 是的，您需要設置相應的硬體和軟體環境，包括相容的作業系統和內核、Cortex Prime Pro 軟體和 OFS 存儲庫。

Q: OFS 是否提供技術支援和文件資源？ A: 是的，OFS 的硬體設計、軟體代碼和技術文件均是開放和可在 GitHub 上獲取的。

Q: 是否有可以參考的 OFS 示範工作負載？ A: 是的，OFS 提供了示範工作負載的源代碼和建置腳本，以及相關的仿真支援工具。

Q: OFS 是否支援在系統運行時更新工作負載？ A: 是的，OFS 支援部分配置區域 (Partial Reconfiguration)，可以在系統運行時更新工作負載。

Q: 在開發期間是否可以使用 OFS 的仿真功能？ A: 是的，OFS 提供了仿真支援工具，可用於測試和驗證您的工作負載。

Q: OFS 是否支援跨平台工作負載移植？ A: 是的，OFS 的設計允許工作負載在不同的 OFS Shell 設計之間進行移植，實現了工作負載的可重用性。

Q: OFS 是否支援開發的物理接口標準？ A: 是的，OFS 支援標準的串流接口和內存映射或 Avalon 協議，以實現與工作負載 IP 的鍵連。

Q: 在使用 OFS 開發工作負載時是否需要額外的許可證？ A: OFS 提供了開放的軟體和硬體設計資源，一般情況下不需要額外的許可證。