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申请/专利权人：山东浪潮科学研究院有限公司

摘要：本发明涉及数据库配置技术领域，特别涉及一种基于FPGA的数据库异构加速内核配置系统。该基于FPGA的数据库异构加速内核配置系统，包括数据库总控服务器和基于FPGA的数据库查询加速装置，所述数据库总控服务器负责根据查询指令读取拟处理数据，并通过PCIe接口发送至基于FPGA的数据库查询加速装置；所述基于FPGA的数据库查询加速装置负责对FPGA芯片进行内核配置，生成最优内核流水线，执行数据查询任务。该基于FPGA的数据库异构加速内核配置系统，简单便捷，成本低廉，显著减少了FPGA芯片的片上加速内核使用数量，降低了FPGA芯片的资源损耗，进一步提升了单时段高并发查询任务的异构加速处理效率。

主权项：1.一种基于FPGA的数据库异构加速内核配置系统，其特征在于：包括数据库总控服务器和基于FPGA的数据库查询加速装置，所述数据库总控服务器通过PCIe接口连接到基于FPGA的数据库查询加速装置；所述数据库总控服务器作为数据库功能核心，对接数据库用户终端，包括中央处理器CPU和数据库内存；所述中央处理器CPU负责在接收到用户的查询指令后，从相应的数据库内存地址读取拟处理数据，并通过PCIe接口将读取的拟处理数据和查询指令打包发送至基于FPGA的数据库查询加速装置；所述基于FPGA的数据库查询加速装置包括FPGA芯片、DDR4存储器、JTAG接口、时钟晶振模块、电源输入模块，复位模块和触控面板；用户通过触控面板将当前FPGA芯片涵盖的所有查询加速内核种类和数目编码输入FPGA芯片；所述FPGA芯片负责在接收到的查询指令后，通过内核建模预分配和内核优化配置算法协同对FPGA芯片进行内核配置，生成最优内核流水线，进而执行查询指令对应的数据查询任务；最后，FPGA芯片将查询结果打包，通过PCIe接口发送至数据库总控服务器，完成后向中央处理器CPU发送传输完成信号；所述FPGA芯片由数据库查询内核配置分区和数据库查询处理分区两部分组成；此外，FPGA芯片还部署有PCIe接收模块，PCIe发送模块与信号转换模块；所述数据库查询内核配置分区用于解析查询指令，通过内核建模预分配组成初步流水线，提取查询数据信息，存放数据库查询处理所需的FPGA内核和参数，采用内核优化配置算法，对初步流水线进行内核优化和重构，生成最优内核流水线；所述数据库查询内核配置分区包括查询指令解析模块、内核建模预分配模块、数据库查询内核优化配置算法模块、查询数据信息提取模块、数据库查询加速内核仓库、拟调用内核结构优化模块和DDR4读取模块；所述内核建模预分配模块负责根据由信号转换模块传来的所有查询加速内核种类和数目编码总数，以及查询指令解析模块传来的当前数据库查询操作所需的内核种类编码和相应的数目编码，判断各类内核总量是否满足应用需求：若不满足应用需求，则将不满足应用需求的信息发送给中央处理器CPU；若满足应用需求，则进行预建模，确定所需内核在内核仓库的位置，对其进行调用，并对调用内核组成初步流水线；所述数据库查询内核优化配置算法模块负责根据输入的查询需求参数，查询处理预分配的各类内核数量参数，算法预设参数，拟处理数据的数量信息参数与FPGA时钟频率参数，执行内核优化配置算法形成最优内核集成方案，并将内核优化集成方案发送到拟调用内核结构优化模块；所述数据库查询内核优化配置算法模块执行内核优化配置算法形成最优内核集成方案时，先列举实现数据库查询功能所有内核流水方案；然后，并行遍历各方案的最长内核流水路径；随后，并行计算各方案最长内核流水路径的最大耗时，并根据各方案最长路径计算结果对内核流水方案进行仲裁，选出耗时最短的内核流水方案；最后，对选出的内核流水方案进行二次优化，包括内核整合与精简化，得到最优内核流水线，并输出；所述拟调用内核结构优化模块负责根据内核优化集成方案对从数据库查询加速内核仓库调用内核，对初步流水线进行内核优化和重构，生成最优内核流水线，发送至数据库查询处理分区的数据库查询加速流水线模块；所述数据库查询处理分区用于执行查询处理操作，将处理结果发送至数据库服务器终端，完成单次数据库查询操作。

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