IBM CAPIの概要です。 この資料は、「IBM CAPIのシミュレーション環境」を説明した資料の最初の部分です。 「IBM CAPIのシミュレーション環境」では、Ubuntu 14.04 + ModelSim ASE 10.4dでソフトウェアとハードウェアとのコ・シミュレーションを実際に経験できるような構成になっています。 An overview of IBM CAPI. This document is the first part of the document that describes "IBM CAPI simulation environment". "IBM CAPI simulation environment" is configured so that you can actually experience co-simulation of software and hardware with Ubuntu 14.04 + ModelSim ASE 10.4 d.

1. IBM CAPI
概要
http://openpowerfoundation.org/presentations/accelerator-for-powe
r/

2. Vengineer DEATH
無限ゲームのなか
いつものように、
よろしくお願いします。
@Vengineer に居ます

3. Overview

4. http://www.nallatech.com/wp-content/uploads/IBM_CAPI_Users_Guide_1-2.pdf
一見すると、
CPUとFPGAだがFPGAの中に
ある
PSL
と
POWER8の中にある
CAPP
が重要
IBM CAPIとは
Coherent Accelerator Processor Interface

5. The Coherent Accelerator Processor Interface (CAPI) is a general
term for the infrastructure of attaching a
coherent accelerator to an IBM POWER® system.
The main application is executed on the host processor
with computation-heavy functions executing on the accelerator.
The accelerator is a full peer to the host
processor, with direct communication with the application. The
accelerator uses an unmodified effective
address with full access to the real address
space.
It uses the processor’s page tables directly with page
faults handled by system software.
Coherent Accelerator Processor Interface

6. http://www.nallatech.com/wp-content/uploads/IBM_CAPI_Users_Guide_1-2.pdf
POWER8(CPU)は、
MMUで
仮想アドレス => 物理アドレス
にしてメモリにアクセス
POWER8とAcceleratorのメモリ共有
Acceleratorは、
PSL/PCIe/CAPPで
仮想アドレス => 物理アドレス
にしてメモリにアクセス

7. http://openpowerfoundation.org/wp-content/uploads/2015/03/Finamore-Nick_OP
FS2015_Altera_031215_final.pdf
Host Memory & Device Memory
Altera SDK
for OpenCL

8. http://openpowerfoundation.org/wp-content/uploads/2015/03/Finamore-Nick_OP
FS2015_Altera_031215_final.pdf
Coherent Memory
Xeon - QPI − FPGA
CCI-extended

9. コピー不要 &デバイスドライバ不要
メモリ移動 メモリ移動終了待ち起動
終了待ち起動
http://www.nallatech.com/wp-content/uploads/Ent2014-CAPI-on-Power8.pdf

10. Hardware

11. AFU
POWER8とFPGAの関係
CAPP
PCIe FPGA
PHB : PCIe Host Bridge
CAPP : Coherently Attached
Processor Proxy
PSL : Power Service Layer
AFU : Accelerator Function Unit
PHB
CPU
POWER8
PSL

12. AFU
PSL : POWER Service Layer
CAPP
PCIe FPGA
PSLは、IBMが開発
CAPI対応FPGAボードベンダから提
供される (IBMから供給)
PHB
CPU
POWER8
PSL

13. PSL : POWER Service Layer
The PSL provides the translation and interrupt
services that the AFU needs.
This is what the kernel interacts with.
For example, if the AFU needs to read a particular effective
address, it sends that address to the PSL, the PSL then
translates it, fetches the data from memory and returns it to the
AFU.
If the PSL has a translation miss, it interrupts the kernel and the
kernel services the fault. The context to which this fault is
serviced is based on who owns that acceleration function.
https://git.kernel.org/cgit/linux/kernel/git/torvalds/linux.git/pl
ain/Documentation/powerpc/cxl.txt

14. AFU
AFU : Accelerator Function Unit
CAPP
PCIe FPGA
AFUは、ユーザが開発
HDL(Verilog HDL/VHDL)でなく、
HLSなどを使ってC/C++でも可能
PHB
CPU
POWER8
PSL

15. Software

16. AFU
libcx
PCIe FPGA
Applicationは、
libcxl (ユーザ空間) API =>
Linux CXLデバイスドライバ経由で
FPGAのAFUにアクセスする
FPGA(AFU)独自の
デバイスドライバは不要
PSL
CXL
Application
POWER8
libcxl

17. Coherent Accelerator Interface
https://github.com/ibm-capi/libcxl
CXL : linux device driver
https://git.kernel.org/cgit/linux/kernel/git/
torvalds/linux.git/plain/Documentation/powe
rpc/cxl.txt

18. libcxl API
open : デバイスのオープン
ioctl : CXL_IOCTL_START_WORK
CXL_IOCTL_GET_PROCESS_ELEMENT
mmap : mmio空間へのアクセス
read : AFUからのイベントを読み込む

19. AFU
Application
PCIe FPGA
Applicationは、
libcxl (ユーザ空間) API =>
Linux CXLデバイスドライバ経由で
FPGAのAFUにアクセスする
FPGA(AFU)独自の
デバイスドライバは不要
PSL
CXL
Application
POWER8
libcxl

20. Applicationのテンプレートコード
// AFUの確認
struct cxl_afu_h *afu_h = cxl_afu_next(NULL);
// AFUを獲得
afu_h = cxl_afu_open_h(afu_h,CXL_VIEW_DEDICATED);
// AFUの起動
cxl_afu_attach(afu_h, (uint64_t) wed);
// 必要ならMMIOをマップ
cxl_mmio_map(afu_h, CXL_MMIO_BIG_ENDIAN);
// ここで何かをやる
cxl_mmio_unmap(afu_h); // MMIOをアンマップ
cxl_afu_free(afu_h); // AFUを開放

21. CAPI Solution FLow
http://www.nallatech.com/wp-content/uploads/Ent2014-CAPI-on-Power8.p
df