[发明专利]基于PowerPC和FPGA的异构平台及其加速方法

说明书

本发明涉及基于PowerPC和FPGA的异构平台及其加速方法，PowerPC平台将不需要加速的.c算法代码生成可执行应用程序，将需要加速的算法的C代码转换成FPGA IP核，运行FPGA_IP.tcl脚本文件生成FPGA可执行的.bit文件；管理PowerPC平台和FPGA平台之间的数据交互；FPGA用于加速算法的运行平台，通过RapidIO通信，动态更新算法；在动态配置阶段，连接AXI读写接口和动态配置模块，将AXI读写接口使用权限给动态配置模块，一旦动态配置完成之后，权限归属模块断开与动态配置模块的连接，将AXI读写接口和加速逻辑模块相连，将AXI读写接口使用权限给加速逻辑模块。FPGA算法动态更新功能，只更改加速算法部分，用户不需要关心底层的通信及代码生成部分，提升了更新速度，加快了开发周期，快速的实现算法加速。

技术领域

本发明涉及了异构加速领域，一种基于PowerPC和FPGA的异构加速平台及其加速方法，主要应用于光刻机控制领域。

背景技术

集成电路产业伴随着经济全球化、信息化已经成为影响国家政治、经济和国防安全的战略产业。整个产业链的基础是制造装备。从技术发展历史进程可以看出，其发展瓶颈之一是先进光刻技术。光刻及光刻机是IC制造工艺中的重要技术环节和核心装备之一。目前，浸没式光刻技术是先进光刻技术的主流，为了解决投影物镜成本大幅增长的问题，现在采用步进加扫描方式的同时，采用了浸没式技术。这种方式有效地降低了投影光刻物镜成本，但却对工件台提出了更高的要求。这更高的要求主要体现在，工件台除要求完成超精密步进、定位、调整等动作外，还需要进行动态测量、扫描、曝光，同时要求整个过程在短时间内完成。短时间完成动态测量、扫描、曝光促使双硅片台技术的诞生。双硅片台超精密运动控制系统是光刻机核心关键技术之一，是我国必须自主掌握的核心单元技术，对研制自主产权的高精密扫描光刻机具有重大意义。如果没有良好的运动控制硬件平台，就没有高性能的光刻机和集成电路制造设备。如果没有高性能的集成电路制造装备，我们将失去的庞大的市场和科技发展的主动权，而且会长期受制于人。

我国现在自主研发的双硅片精密运动控制系统采用PowerPC+FPGA异构平台，PowerPC负责所有控制算法、与上位机和FPGA的通信，FPGA负责各路传感信号的采集，不做算法处理，PowerPC和FPGA采用PCI Express通信。这样的架构下，控制周期只能达到5K，不能提高控制周期的限制，对于28nm及以下的光刻机产品已经不能满足要求。

RapidIO作为高速总线，相比PCI Express，有更低的延时，及更高的灵活性，可以实现交换机制，替代PCI Express能获得更快的通信效率及低延时，同时FPGA由于并行度高，延时低等特点、将并行度高的算法开发在FPGA上，可以有效的提高控制周期。利用我们设计的平台，可以分析需要加速算法部分，并生成FPGA可执行文件，动态加载到FPGA中。将大大提高PowerPC+FPGA异构平台的灵活性、易用性。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于PowerPC和FPGA的异构加速平台及其加速方法。

本发明的技术方案如下：基于PowerPC和FPGA的异构平台，包括：

PowerPC平台，用于对算法进行分析，将需要加速的算法的C代码转换成FPGA IP核；将不需要加速的算法代码生成PowerPC可执行应用程序；同时运行FPGA_IP.tcl脚本文件生成FPGA可执行的.bit文件；管理PowerPC平台和FPGA平台之间的数据交互；

FPGA平台，用于实现加速算法的运行平台，通过RapidIO通信，动态更新加速算法；在动态配置阶段，连接AXI读写接口和动态配置模块，将AXI读写接口使用权限给动态配置模块，一旦动态配置完成之后，权限归属模块断开与动态配置模块的连接，将AXI读写接口和加速逻辑模块相连，将AXI读写接口使用权限给加速逻辑模块。

所述PowerPC平台包括：