[发明专利]一种基于混合异构处理器的云服务架构

说明书

本发明公开了一种基于混合异构处理器的云服务架构，其具体包括，云服务软件和混合异构处理器硬件处理单元，云服务软件运行于混合异构处理器硬件处理单元上；混合异构处理器硬件处理单元包括若干个计算资源节点；各计算资源节点通过高速网络进行互联互通并构成计算网络，各个计算资源节点之间的信息传输，采用基于消息的交互机制；各计算资源节点所构成的计算网络，采用基于云计算的全网络拓扑架构，实现计算资源节点的实时调用；混合异构处理器硬件单元包含CPU处理逻辑子单元和FPGA处理逻辑子单元。本发明基于混合异构处理器的云服务架构，契合了云计算中对分布式计算功能节点的系统要求，在内部功能软件配合下，可以无缝纳入云计算的环境中。

技术领域

本发明涉及云服务架构领域，尤其涉及一种基于混合异构处理器的云服务架构。

背景技术

近年来，为满足领域日益增长的计算需求，兴起了一种搭载了多种加速组件的异构计算系统。其中以“CPU+GPU”异构系统最为常见，与用于传统计算的CPU相比，“CPU+GPU”搭载结构，适合对大量的数据进行并行计算，在浮点计算、并行计算领域取得了突破性的成就并且拥有巨大的提升潜力。

在传统计算机中，无论是CPU，还是作为协处理器的GPU，均属于冯·诺依曼结构，即指令译码执行、共享内存。但在该结构中，由于指令流的控制逻辑复杂，不可能有太多条独立的指令流，而为每一个新问题开发专用的芯片又成本过高，这对硬件算力性能的提升带来了极大的挑战。

FPGA具有丰富的计算资源，并且具有功耗低、时延小、吞吐量大等优点，同时FPGA比CPU甚至GPU的计算效率更高，因为其是无指令、无需共享内存的体系结构，每个逻辑单元的功能在重编程时就已经确定，不需要指令；其次，对比GPU几乎只有的数据并行，FPGA则同时拥有流水线并行和数据并行，可以根据处理数据包的步骤搭建出不同流水线，在GPU的计算单元都按照统一步调进行运算时，FPGA早就已经对运算过程分散地处理完毕了。

因此，在以通用处理器计算和特定目的的协处理器计算构成的混合异构系统中，作为有着更加高效的数据处理能力和基础架构的FPGA，延续了以“CPU+GPU”的第一代异构计算，形成了“CPU+FPGA”的第二代异构计算。其逻辑是在每一个用户服务器与基础前端处理系统中，部署“CPU+FPGA”异构处理单元，在数据到达用户服务器之前，可以更快速、更高效的对数据进行提前处理。

发明内容

针对图像处理系统在处理大量数据时难以满足处理实时性要求的问题，本发明公开了一种基于混合异构处理器的云服务架构，其具体包括，云服务软件和混合异构处理器硬件处理单元，云服务软件运行于混合异构处理器硬件处理单元上；混合异构处理器硬件处理单元包括若干个计算资源节点；

各计算资源节点通过高速网络进行互联互通并构成计算网络，各个计算资源节点之间的信息传输，采用基于消息的交互机制；

各计算资源节点所构成的计算网络，采用基于云计算的全网络拓扑架构，实现计算资源节点的实时调用；所述的云服务软件，对各处理功能采用微服务实现，从而完成各处理功能的实时加载启动与轻量化部署。

各计算资源节点所构成的计算网络，根据图像处理任务需求及负载运行情况，对所有的计算资源节点进行动态配置；

混合异构处理器硬件单元包含CPU处理逻辑子单元和FPGA处理逻辑子单元，该两个子单元，通过云服务软件作为载体，对两个子单元的硬件处理资源进行统一定义和描述，实现云服务软件对两个子单元的的硬件处理资源的统一调用。

所述的CPU处理逻辑子单元，其内部集成通用CPU硬件处理资源，用于完成操作系统、系统软件、通用应用程序中的调度、循环、分支、逻辑判断指令类处理操作；