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Center of Excellence Cognitive Interaction Technology

RAPTOR-XPress

Aktuelle Entwicklungen in der RAPTOR-Familie

Mit Hilfe der RAPTOR-X64 Basisplatine und den Virtex-4 FPGA-Modulen können eng gekoppelte FPGA-Systeme mit bis zu sechs Modulen pro Basisboard aufgebaut werden. Über die seriellen High-Speed-Verbindungen ist zudem eine Kopplung über Platinengrenzen hinweg möglich. Dieses Konzept wird im neusten Basisboard der RAPTOR-Familie, RAPTOR-XPress, konsequent weitergeführt. Die integrierte flexible und leistungsfähige Kommunikationsinfrastruktur ermöglicht die Skalierung des Systems bis hin zum Aufbau großer FPGA-Cluster mit hunderten eng gekoppelter Bausteine.

Das RAPTOR-XPress-Basisboard kann modular mit bis zu vier FPGA-Modulen bestückt werden und stellt umfangreiche Funktionen für Systemmanagement und Kommunikation zur Verfügung. Die Verbindung zum Host-Rechner ist über acht PCI-Express (PCIe) 2.0 Kanäle realisiert. Über einen PCIe-Switch auf dem RAPTOR-XPress-Basisboard ist es möglich, die volle Bandbreite von 32 GBit/s direkt an jedem Modul zu nutzen. Eine PCIe-zu-Lokalbus-Schnittstelle stellt sicher, dass alle bisherigen RAPTOR-Module, die keine PCIe-Schnittstellen besitzen, weiter genutzt werden können. Zusätzlich stehen Schnittstellen für USB 2.0 High-Speed und Gigabit Ethernet zur Verfügung.

Zur Kommunikation zwischen Modulen stellt das RAPTOR-XPress-Basisboard Verbindungen zwischen benachbarten Modulen bereit, die in einer Ringtopologie eine Bandbreite von 80 GBit/s bei einer Latenz von unter 10 ns erlauben. Über ein zentrales Switch-FPGA auf der Basisplatine können beliebige Module zudem mit einer Bandbreite von 10 GBit/s kommunizieren.

Für die Kommunikation zwischen mehreren RAPTOR-XPress-Basisboards werden serielle High-Speed-Verbindungen verwendet. Hier kommen die gleichen Technologien wie auf den DB-V4 Modulen zum Einsatz, so dass die Protokolle und IP-Cores für die Kommunikation weiter genutzt werden können. RAPTOR-XPress stellt zu jedem Modul eine Schnittstelle mit 24 seriellen High-Speed-Kanälen (Vollduplex, 11 GBit/s) bereit, für die Kommunikation zwischen verschiedenen Basisboards stehen weitere 84 Vollduplex Links (11 GBit/s) zur Verfügung. Die Topologie dieser Kommunikationsinfrastruktur kann zur Laufzeit über einen integrierten 192x192 Crosspoint Switch (2112 GBit/s akkumulierte Bandbreite) verändert werden.

Das DB-V5 ist das erste Modul, das dieses neue Konzept umsetzt; es integriert ein Xilinx Virtex-5 FX100T FPGA und 4 GByte DDR3 Speicher. Die PCIe-Schnittstelle ist in einem separaten Virtex-5 FX30T auf dem Modul realisiert, so dass der Virtex-5 FX100T komplett für die Implementierungen des Anwenders zur Verfügung steht.