在FPGA上構(gòu)建EVM硬件的實現(xiàn)

描述

這個項目是關(guān)于什么的？

每個運行完整以太坊節(jié)點的人都需要處理托管在區(qū)塊鏈上的智能合約。通常，這是通過在軟件中模擬以太坊虛擬機 (EVM) 來完成的。

該項目的目的是在 FPGA 上構(gòu)建 EVM 的硬件實現(xiàn)。結(jié)果將是以太坊處理單元 (EPU)，這是一個 256 位處理器，它不在寄存器上運行，而是在堆棧上運行。

這個項目是給誰的？

• 就設(shè)計部分而言，這個項目是為異國情調(diào)的 CPU 愛好者準(zhǔn)備的。
• 就硬件部分而言，它是一個面向服務(wù)器改裝者的項目。Xilinx Varium C1100 需要高性能冷卻解決方案。運行 Xilinx 的軟件套件需要定制的工作站。
• 你想使用這個項目嗎？然后，您是 EVM 驅(qū)動的區(qū)塊鏈上的獨立礦工、礦池運營商或驗證者。

設(shè)置工作站硬件

選擇非常安靜的組件可以為運行 Xilinx 軟件的工作站降溫，但不能為托管 Varium C1100 的機器降溫。如果您想將卡安裝在同一個 PC 機箱中，請在進行物理安裝之前閱讀“冷卻系統(tǒng)得到加強”一章。

組件選擇：

• 無風(fēng)扇顯卡
• 無風(fēng)扇電源 (500 W)
• Fractal Design 機箱隨附 3 x 140 毫米風(fēng)扇
• 1 x 120 毫米貓頭鷹 CPU 冷卻器

使用我特定的 BIOS 設(shè)置（3200 MHz，1.2 V），RAM 不需要額外的冷卻。注意：我想將 CPU 風(fēng)扇安裝在護罩上，讓一些空氣流向 RAM 條。但這不是必需的。

對于無風(fēng)扇電源，我們需要機箱內(nèi)部有一個正壓。這意味著所有三個 Fractal 風(fēng)扇都安裝在前擋板側(cè)。頂部和底部網(wǎng)格覆蓋有紙（下圖中的白色區(qū)域），以引導(dǎo)氣流從前到后。

要連接風(fēng)扇，請解開下圖中左側(cè)的所有電纜。風(fēng)扇電纜使用相同的扎帶連接，以避免它們在運輸過程中晃來晃去。風(fēng)扇集線器從 SATA 獲取電源。雖然 SSD 是 2.5"，但我將它安裝在 3.5" 的托架中。在那里，它不會被主板加熱。

CPU 冷卻器和機箱背面之間不需要護罩。

氣流足夠。

安裝 Vitis 和先決條件

如果您計劃在任何基于 Ubuntu 的 Linux 上安裝 Vitis，請確保在啟動安裝程序之前安裝 libtinfo5。

https://support.xilinx.com/s/article/76616?language=en_US

簡而言之：成為超級用戶，更新您的系統(tǒng)并安裝 libtinfo5。其他一些安裝將很方便或稍后需要：

sudo su
apt update
apt upgrade
apt install libtinfo5
apt install cmake
apt install openssh-server
apt install git
apt install build-essential
apt install opencl-headers
apt install xsensors

后面會使用cmake搭建區(qū)塊鏈加速挖礦demo。openssh-server 允許您使用 ssh 從另一臺計算機登錄您的工作站，或使用 scp 從另一臺計算機復(fù)制 Vitis 安裝程序。

確保在要安裝 Vitis 的文件系統(tǒng)上禁用日志功能。如果您在 /tools 下安裝了一個單獨的 300GB 分區(qū)，那么這樣做可能最簡單。

這次我將包括 Vitis 在內(nèi)的整個系統(tǒng)安裝在 logbsize=256k 的 XFS 分區(qū)上，并且只在統(tǒng)一安裝程序中勾選該項目所需的內(nèi)容。

如果使用 xfs 文件系統(tǒng)，編輯 /etc/fstab 并替換

UUID=......     /     xfs     defaults    0    0
/swapfile      none            swap    sw              0       0

經(jīng)過

UUID=......     /     xfs     logbsize=256k    0    0
#/swapfile      none            swap    sw              0       0

并刪除所有交換分區(qū)和交換文件。我們不想在 128 GB RAM 系統(tǒng)中更換 SSD 驅(qū)動器。

重新啟動您的系統(tǒng)（是的，我知道有使用 mount 和 swapoff 的替代方法——但讓我們保持簡單）。

現(xiàn)在是時候下載 Xilinx 統(tǒng)一安裝程序了：

https://www.xilinx.com/member/forms/download/xef.html?filename=Xilinx_Unified_2021.2_1021_0703_Lin64.bin

或者更大的選擇：https ://www.xilinx.com/support/download.html

仍然以root身份，我們切換到下載目錄并運行

chmod 555 ./Xilinx_Unified_2021.2_1021_0703_Lin64.bin
./Xilinx_Unified_2021.2_1021_0703_Lin64.bin

將單選按鈕留在頂部（“Vitis”）。它還將安裝 Vivado。是的，Vitis 依賴于 Vivado。從組件中，刪除所有不需要的。Varium 卡上的 U55 是一個 UltraScale+ 器件。

選中以下項目：

• Vitis 統(tǒng)一軟件平臺（包含所有 3 個組件）
• DocNav（有文檔總是好的）
• ... Alveo 和邊緣加速...（Varium 的某些組件與 Alveo 兼容）
• 設(shè)備：UltraScale+

除非用于其他項目，否則取消選中以下內(nèi)容：

• Vitis Model Composer（不，我沒有 Matlab）
• Kria SOM 設(shè)備（如果這個包含 PetaLinux，我們可以節(jié)省一些 GB）
• 適用于自定義平臺的設(shè)備：除 UltraScale+ 之外的所有設(shè)備

不選中工程樣本。

安裝過程需要幾個小時。

之后，需要做一些工作來避免以 root 權(quán)限運行 Vivado：

https://support.xilinx.com/s/feed/0D52E00006hpUGrSAM

對于構(gòu)建 Xilinx DMA：

https://github.com/Xilinx/dma_ip_drivers/issues/39

萬歲，Varium 卡到了

該項目歷史上的一個重要日期（2021-12-20）：實物 Varium C1100 卡進入現(xiàn)場。非常感謝 Xilinx！

包裝內(nèi)只包含 Varium 卡。所有軟件都在網(wǎng)站上。不提供電纜。

該卡本身看起來像一個智能網(wǎng)卡。但我們都知道：它是一個非常智能的 HBM 網(wǎng)卡。它有兩個 QSFP-28 端口的 8 個 MAC 地址。在馬來西亞制作。

編程端口連接到 Micro-USB。

卡片很重。一切都與冷卻有關(guān)。還有一個金屬背板。有人知道J37有什么用嗎？I2C？我想為風(fēng)扇提供 PWM 輸出。也許我也可以為此濫用 Alveo 連接器。

... 還有一個Hackster.io貼紙。涼爽的。

Varium 卡的機械安裝

選項 1：垂直插槽

對于這個項目，我買了一個帶有垂直 GPU 插槽和實心側(cè)面板的電腦機箱。我希望有更多的遮蔽選項，尤其是在主板附近的遮蔽預(yù)計會有問題的情況下。

顯示的問題：前面的 USB 3 電纜最好放在電源連接器旁邊。

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選項 2：底部插槽

該主板的底部插槽只有 8 個 PCIe 通道。用臨時紙罩蓋在主板旁邊失敗了。如果您使用此插槽，請將護罩直接連接到 Varium 卡上。

冷卻系統(tǒng)得到加強

Option 1：舊的 80 毫米 ProLiant 服務(wù)器風(fēng)扇 + 護罩

護罩直接連接到 Varium 卡上。因此，底部插槽和垂直插槽安裝是可以的。只有 PCIe AUX 電源線穿過護罩。

風(fēng)扇全速運轉(zhuǎn)并發(fā)出令人不快的噪音。但它提供 10 mm H2O 的靜壓（在 12VDC 下運行）。確保您的探測軟管垂直于氣流。

服務(wù)器風(fēng)扇在 12VDC 下運行時聲音太大。將其電壓降至 5VDC（也可在 Molex 連接器上輕松獲得）在噪音滋擾和 Varium 卡在庫存設(shè)置（即無超頻）下的充分冷卻之間實現(xiàn)了良好的折衷。

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Option 2: 三洋電機高靜壓風(fēng)扇

(!) 危險區(qū)域 (!) 別開玩笑了。觸摸正在運行的 PC 風(fēng)扇，它就會停止。觸摸正在運行的服務(wù)器風(fēng)扇，您會流血（親身體驗）。觸摸正在運行的工業(yè)級風(fēng)扇……不。就是不要。Sanyo Denki 產(chǎn)品上沒有警告標(biāo)簽。

沒有免費運行的桌面測試！這個風(fēng)扇的推力太大了。直接安裝到 PC 機箱中進行首次通電測試，當(dāng)然還有保護網(wǎng)：

接線：紅色：+48V，黑色：0V，棕色：PWM（連接到 0V 以獲得 0% PWM?。?，黃色：轉(zhuǎn)速計（未連接）。

Sanyo Denki 是一個不錯的軟啟動。上電時無電涌。即使在 0%PWM 下，這架直升機也會產(chǎn)生穩(wěn)固的靜壓。但是聲音太大了。它消耗大約 7-14W。這些值在我的分辨率為 7W 的壞瓦特表上很難重現(xiàn)。

下一個測試是將直升機加電至 100% PWM。我關(guān)了電腦。這樣，即使出現(xiàn)LOCA（冷卻劑損失），我也不會冒 Xilinx 贊助的全新 Varium 反應(yīng)堆核心熔毀的風(fēng)險。

Tektronix 電源可用于 0%PWM。但是對于 100%PWM，我使用了我為音頻放大器項目設(shè)計的電源，我試圖將直升機加速到全功率。斷開棕色線與黑色線的連接就足夠了。當(dāng)然，要戴護目鏡和耳罩。我妻子的評論？可怕！她是對的：根據(jù)數(shù)據(jù)表，Sanyo Denki 直升機從 3000 RPM 緩慢上升到 15000 RPM 以下。但是我的電源進入電流限制（1.5 A）并且功耗為 77W，低于額定的 98W。RND 組件風(fēng)扇保護網(wǎng)格顯然不是為該吞吐量而設(shè)計的。氣流變得過于湍流，所有能量都被吸收，而不是通過 Varium 卡推動空氣或在 PC 機殼中增加壓力。

如果你真的想起訴 Sanyo Denki 直升機，盡管它的噪音很大，直接把它裹在 Varium 卡上。也許你甚至想建造一個風(fēng)道來冷卻背板和前板。在進氣側(cè)，添加空氣動力學(xué)安全罩。超頻快樂！

直升機將在以后的項目中進行低噪音改裝。

與此同時，自從我感染了 COVID 之后，我的 Hackster 實驗室就是一個生物危險區(qū)。

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Option 3：三個串聯(lián)的 140mm 分形風(fēng)扇

最后一個空閑系統(tǒng)的可接受解決方案。

將分形風(fēng)扇從機箱中取出，將它們排成一行，使所有電纜都在同一側(cè)，并且氣流進入同一方向。然后，將燒烤串（最大直徑 3 毫米）的尖端逆著氣流插入風(fēng)扇的安裝孔和墊片中：

現(xiàn)在，在烤肉串上卷上膠帶（在烤肉串上粘一點膠帶，然后開始旋轉(zhuǎn)烤肉串，直到膠帶層厚到無法再通過安裝孔）。從第一個風(fēng)扇組件內(nèi)部的較薄端獲益。

確保風(fēng)扇緊密堆疊在一起。

在進氣側(cè)的第一個風(fēng)扇組件內(nèi)部和最后一個風(fēng)扇組件的外部切割串桿。剪一張長約 600 毫米、寬與風(fēng)扇疊一樣的紙。將它粘在電線附近的兩個墊片上，然后將其纏繞在風(fēng)扇組周圍。添加膠帶使電纜通道氣密。將其安裝在電源護罩的正上方。

您現(xiàn)在有兩個選擇：

a) 繼續(xù)為 Varium 卡添加護罩并為 PC 的其余部分添加更多風(fēng)扇

b) 用膠帶覆蓋前板的剩余部分，以免空氣逸出到前面。PC 機殼的背面部分用膠帶遮蓋，以迫使足夠的空氣通過 Varium 卡。調(diào)整阻力最小的路徑。

我選擇了選項 b)。

不是很漂亮，但可以作為概念證明。

我們在可接受的噪音水平下有幾毫米的靜壓。

只要系統(tǒng)處于空閑狀態(tài)，溫度也可以。

只要 Varium 在 golden 或 xilinx_u55n_gen3x4_xdma_base_1 上空閑，就可以在沒有適當(dāng)冷卻的情況下應(yīng)用電源。該卡的功耗略低于 10W 至 14W，具體取決于加載的固件。

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結(jié)論：

將 Varum 卡冷卻到可接受的辦公室噪音水平是一項挑戰(zhàn)。

接受的解決方案是：

• 使用 3 個堆疊風(fēng)扇（選項 3）冷卻整個 PC 機箱，但顯然“設(shè)置工作站硬件”部分中顯示的風(fēng)扇配置也可以。
• 使用低電壓（5V 而不是 12V）服務(wù)器風(fēng)扇冷卻 Varium 卡。

速度控制會很好，因為它允許超頻。

在以后的項目中嘗試一下：https ://github.com/neffs/fan_controller

華碩的一個缺點是不允許我使用機箱風(fēng)扇接頭連接器來控制覆蓋在 Varium 卡上的風(fēng)扇。

體溫監(jiān)測

如果你跑

xsensors

你知道一些溫度。有兩個錯誤

• 0和NULL沒有區(qū)別
• 未報告 HBM 溫度（我使用 gimp 手動添加了紅色）。

恢復(fù)為 Golden 并重新刷寫 shell 奇跡般地解決了 HBM 溫度讀數(shù)問題。您的主板的某些插槽可能被剝離（看起來像 16 通道，但實際上是 8 通道）。在我的系統(tǒng)上，由于依賴性問題，這不起作用。將所有 deb 文件放入同一個apt install命令中。問題解決了：

sudo apt install ./xilinx-u55n-gen3x4-xdma-validate_1-3191757_all.deb ./xilinx-cmc-u55_1.5.16-2.3143933_all.deb ./xilinx-sc-fw-u55_7.1.12-1.ba326cb_all.deb xilinx-u55n-gen3x4-xdma-base_1-3191732_all.deb ./xilinx-u55n-gen3x4-xdma-1-202110-1-dev_1-3236984_all.deb

根據(jù)建議：

sudo /opt/xilinx/xrt/bin/xbmgmt flash --update --shell xilinx_u55n_gen3x4_xdma_base_1

現(xiàn)在，是時候重啟裝有 Varium 卡的機器了。

歡迎回來。

讓我們看看升級是否有效：

lspci | grep Xilinx
09:00.0 Processing accelerators: Xilinx Corporation Device 5058
09:00.1 Processing accelerators: Xilinx Corporation Device 5059

是的，我們還有一條線。重新運行與上面相同的命令：

sudo /opt/xilinx/xrt/bin/xbmgmt flash --update --shell xilinx_u55n_gen3x4_xdma_base_1

它現(xiàn)在將刷新 SC。

有一個已棄用的警告。如果事情不再有效，請看這里。

現(xiàn)在是驗證部分：

sudo lspci -vd 10ee:
sudo /opt/xilinx/xrt/bin/xbmgmt flash --scan

確保您可以看到掃描結(jié)果并相應(yīng)地替換以下命令中的 09:00：

sudo /opt/xilinx/xrt/bin/xbutil validate -d 0000:09:00.1 --verbose

是的，第一次對卡進行真正的測試。

有些消息雖然很奇怪：

Test 1 [0000:09:00.1]     : Aux connection 

    Description           : Check if auxiliary power is connected
    Details               : Aux power connector is not available on this board
    Test Status           : [SKIPPED]

我連接了 AUX 電源。

Part 2：https ://www.xilinx.com/video/accelerator-card/installing-eth-mining-software-varium-blockchain-accelerator-card.html

劇透警報：我沒有成功。如果你想要一個正在運行的系統(tǒng)，請?zhí)较乱徽隆?/font>

以下是要下載的文件（我們無法使用 curl 獲取它們，因為這些 URL 是登錄墻）：

• https://www.xilinx.com/member/forms/download/xef.html?filename=dag_gen_kernel.xclbin
• https://www.xilinx.com/member/forms/download/xef.html?filename=ethash_kernel.xclbin

現(xiàn)在，讓我們設(shè)置環(huán)境變量

source /opt/xilinx/xrt/setup.sh

我遇到了 cmake 的問題，可能是因為我設(shè)置了 Vitis。確保一個

cmake --version

產(chǎn)生版本 >= 3.5

./build.sh build_host

缺少 CUDA 工具包時失敗。因為我不想在無風(fēng)扇顯卡上挖礦，所以我禁用了 CUDA：

在build.sh文件中將第 146 行更改為

cmake .. -DETHASHCUDA=OFF

感謝Fouad發(fā)現(xiàn)了那個。

source /opt/xilinx/xrt/setup.sh
./build.sh build_host

[100%] 內(nèi)置目標(biāo) ethminer

是的！

如果您沒有 ETH 錢包，請創(chuàng)建一個。我從https://f-droid.org/獲取了 WallETH

然后開始編輯你的啟動腳本：

nano mine.sh

腳本看起來像

source /opt/xilinx/xrt/setup.sh
./build.sh mine 0x295805bbbaf99ec63183bfe5078c8bc34203e7 xiliminix eu1.xxxxxmine.org:4444

將0x...替換為錢包的公鑰，將xiliminix 替換為您的工作人員姓名，將 eu1.xxxxxmine.org:4444 替換為礦池的主機名：端口。不要使用 ethermine.org。如果嘗試失敗，他們會很快將您列入黑名單。

現(xiàn)在，讓我們使這個腳本可執(zhí)行并運行它：

chmod 755 mine.sh
./mine.sh

您真的期望這會起作用嗎？

在我的系統(tǒng)上，ethminer 內(nèi)置在我的主目錄中。所以留在build.sh所在的位置

mv ~/ethminer .
./mine.sh

答案是：

Unrecognized platform Xilinx
Subscription failed : Invalid user provided

聽起來更有希望。我顯然必須將我的 WallETH 與 ethermine.org 連接起來。這可以通過ethermine.org網(wǎng)站右上角的“連接錢包”選項來完成。

還有 IIRC，我還沒有在 Varium 卡上刷寫 DAG 和挖礦內(nèi)核。

xbutil program --device 0000:09:00.1 --user dag_gen_kernel.xclbin
xbutil program --device 0000:09:00.1 --user ethash_kernel.xclbin

我希望他們不要互相覆蓋。

顯然，ethermine 禁止了我。使用eu-eth.hiveon.net:4444代替。

首先嘗試用我的顯卡挖礦，然后......

SIGSEGV

sudo su
source /opt/xilinx/xrt/setup.sh
xbmgmt program -d 0000:09:00.0 --revert-to-golden

告訴我重啟電源。也許這就是我在對用戶分區(qū)進行編程后錯過的。

我沒有驗證的另一件事是我是否為正確的平臺構(gòu)建了 daggen。

一堆熱圖像——行動中的紅色礦工隊

Team Red Miner最初專注于 AMD/OpenCL 礦工，可輕松將您的 Varium 卡變成 ETH PoW 礦工。

創(chuàng)建一個新用戶，使其成為dialout組的成員并重新啟動您的機器。確保 trm 用戶可以訪問 ttyUSB。否則，您可以以 root 身份運行 Tea Red miner，但這是不好的做法。

以下是溫度（使用低電壓（5V 而不是 12V）服務(wù)器風(fēng)扇冷卻）：

?

Varium 和顯卡之間的轉(zhuǎn)接電纜，沒有出現(xiàn)過熱現(xiàn)象

?

顯然，電壓不足的服務(wù)器風(fēng)扇沒有足夠快地將空氣排出

?

背板比前板保持涼爽

?

Team Red Miner 支持對該卡進行超頻。但這需要更好的冷卻。這可以通過將服務(wù)器風(fēng)扇切換到 12V 來提供：

sudo su
source /opt/xilinx/xrt/setup.sh
./teamredminer --eth_dag_slowdown=0 --fpga_clk_core=625 --fpga_clk_mem=1250 -a ethash -o stratum+tcp://eu-eth.hiveon.net:4444 -u 0x2a13f15b04f7b8d6319e9ed56521f2c2adcaf324 -p x

調(diào)整參數(shù)以滿足您的需要。否則，它會挖到我的錢包里 ;-)。

您的最大時鐘值可能與我的不同，具體取決于冷卻和制造公差。

內(nèi)存溫度 75°C 時為 76.3MH/s。風(fēng)扇全速運轉(zhuǎn)（噪音很大）

?

?

熱點被推離風(fēng)扇更遠(yuǎn)。對電源轉(zhuǎn)換器不利。

?

與超頻速度相比，風(fēng)扇速度對溫度的影響更大。在 USB 連接器的右側(cè)，我切掉了后板的一些部分，以便于空氣流動。在熱圖像上，我們可以清楚地看到主冷卻器。不要切掉 QSFP28 連接器上方的后板。下面我們需要更多的氣流。注意空氣阻力最小的路徑。

Blinky - FPGA 的 Hello World

Red Miner 團隊正在編寫 Varium C1100 卡上開箱即用的罕見應(yīng)用程序之一。但是，當(dāng)您購買 FPGA 時，通常希望在其上運行您自己的設(shè)計。閃爍的 LED 是您可以證明整個設(shè)計流程有效的第一個證據(jù)。

幸運的是，@Quarky 幫助我讓 Blinky 在 Varium 上運行。

切換到您的項目目錄并下載 Quarky 的代碼。它不僅僅是眨眼，但讓我們邁出第一步：

git clone https://github.com/Quarky93/warpshell.git

按照 README.md 文件中有關(guān) Blinky 的說明進行操作。

對其進行編程后，其中一個 SQFP28 端口狀態(tài) LED 開始閃爍，其他 LED 保持亮起。低頻是我的錯;-)。增加它留給讀者作為練習(xí)。

讓 DMA 演示運行起來更具挑戰(zhàn)性，因為您必須構(gòu)建 xdma 驅(qū)動程序：

切換到您構(gòu)建項目的目錄。然后

source /tools/Xilinx/Vivado/2021.2/settings64.sh
git checkout https://github.com/Xilinx/dma_ip_drivers.git

并根據(jù)https://github.com/Xilinx/dma_ip_drivers/issues/39創(chuàng)建一個 SSL 密鑰

現(xiàn)在，您可以開始 xdma 驅(qū)動程序的構(gòu)建過程。請參閱自述文件。然后，

modprobe xdma
lsmod | grep xdma

將顯示您的構(gòu)建是否成功。如果

lspci | grep x

將您的 Varium 卡顯示為 9041，然后您就完成了，您可以嘗試 Quarky 的傳感器和 DMA 演示。如果您的卡片顯示為5058,您仍然在卡片上加載了 Xilinx 運行時。使用 Vivado 的硬件管理器對 Quarky 的 shell 進行編程。如果這沒有將 lspci 5058 更改為 9041，請執(zhí)行熱重啟（即沒有電源循環(huán)）。

一旦一些 /dev/xdma* 文件出現(xiàn)，xdma 驅(qū)動程序就被正確構(gòu)建，你的卡也被正確編程。

注意：如果更新內(nèi)核，則必須重建 xdma 驅(qū)動程序。在重新創(chuàng)建 SSH 密鑰和 make install 之前執(zhí)行 make clean。

以 GUI 方式為 Varium C1100 配置 Vivado

啟動 Vivado 時，您會在開始設(shè)計的電路板中錯過 Varium C1100。此問題有兩種解決方法：

• tcl控制臺方式：UG1526第9頁（從https://www.xilinx.com/member/varium-vivado.html下載）
• GUI方式：

啟動vivado

source /tools/Xilinx/Vivado/2021.2/settings64.sh
vivado

• 創(chuàng)建一個新的 RTL 項目
• 選擇任何Ultrascale+ 開發(fā)板
• 進入 IP 目錄
• 禁用“隱藏禁用和不兼容的 IP”按鈕
• 選擇“Card Management Solution Subsystem”Version 4（試一試，版本會出現(xiàn)在下面的面板中，或者滾動表格到右邊）
• 右鍵單擊它并選擇“兼容的家庭”
• 為 Varium C1100（您可以在 DS1003 和 UG1526 中找到該部件號）選擇 XCU55N-FSVH2892-2L-E（使用搜索功能：放大鏡）。您還可以找到 U55N、U55C、SN1022 等卡...
• 點擊“切換部件”
• 確認(rèn)切換項目部分
• 將 C1100_xdc_1v00.xdc 文件（或任何更新版本）包含到設(shè)計約束中

您可以從此頁面下載 XDC 文件：https ://www.xilinx.com/products/accelerators/varium/c1100.html#vivado

現(xiàn)在，您已準(zhǔn)備好創(chuàng)建新設(shè)計。

使用 MicroBlaze 作為“服務(wù)處理器”

我首先想到構(gòu)建一個擴展的 EPU

• 主管模式（一些額外的 I/O 功能，用于將合約及其狀態(tài)加載到內(nèi)存中并返回新狀態(tài)
• 執(zhí)行模式（執(zhí)行EVM等智能合約）

與使用 MicroBlaze 執(zhí)行上述管理模式任務(wù)相比，這不太可能成功。我們不需要 256 位 ALU 和堆棧引擎來將作業(yè)加載到內(nèi)存中。第一個版本的想法也是不使用 PCIe/DMA，而是使用 MicroUSB UART。像這樣，我可以避免重新啟動主機以獲得正確的 PCIe。我們或許也可以避免編寫驅(qū)動程序軟件。性能可能低于在主 CPU 上模擬 EVM。如果是這樣，以后還是可以引入DMA的。

請注意，所有涉及 SDK 的文檔均已過時。我們現(xiàn)在使用 Vitis 在 MicroBlaze 上實施軟件。

https://www.xilinx.com/support/documentation/quick_start/microblaze-quick-start-guide-with-vitis.pdf

還可以搜索 MircroBlaze Hello World。當(dāng)心舊的 SDK 工作流程。

根據(jù) Vitis 的能力，也可以采取“先造后造”的方法，即在 microBlaze 上實現(xiàn) EPU，然后逐步用真正的硬件 EPU 替換它。

試圖讓 geth 運行

切換到您的項目目錄并避免成為超級用戶，然后：

git clone https://github.com/ethereum/go-ethereum.git
sudo apt install golang
cd go-ethereum
make all

您真的期望構(gòu)建過程順利嗎？上面命令安裝的1.13.8版本報錯如下：

build github.com/ethereum/go-ethereum/cmd/clef: cannot load hash/maphash: malformed module path "hash/maphash": missing dot in first path element

golang 的更新可以解決這個問題？咱們試試吧。這里的一些說明看起來不錯。

sudo add-apt-repository ppa:longsleep/golang-backports
sudo apt update
sudo apt install golang-go
sudo apt autoremove

讓我們再試一次：

make all

自述文件沒有告訴我們?nèi)绾问?bash 可以訪問可執(zhí)行文件。我在這個頁面的底部找到了。

cd build/bin

哇，甚至還有一個 evm 可執(zhí)行文件。自述文件說了什么？

./evm --code 60ff60ff --debug run

輸出是：

0x
#### TRACE ####
PUSH1           pc=00000000 gas=10000000000 cost=3

PUSH1           pc=00000002 gas=9999999997 cost=3
Stack:
00000000  0xff

STOP            pc=00000004 gas=9999999994 cost=0
Stack:
00000000  0xff
00000001  0xff

#### LOGS ####

整潔的！那個仍然在 CPU 上運行。對于 EVM 上的“hello world”，擁有這個工具真是太好了。

./geth --goerli console

開始同步測試網(wǎng)。這將成為衡量 EPU/EVM 加速效率的基準(zhǔn)。但是竊聽同伴會干擾時間。Geth 已經(jīng)是多線程的了。好的。-- 但不是 EVM。可以讓生活更輕松。

錯過了--syncmode 完整選項。那應(yīng)該稱為 EVM。

對現(xiàn)有的 geth EVM 代碼進行逆向工程

https://github.com/ethereum/go-ethereum/tree/master/core/vm

更確切地說

https://github.com/ethereum/go-ethereum/blob/master/core/vm/interpreter.go

在這里，我們看到

func (in *EVMInterpreter) Run(contract *Contract, input []byte, readOnly bool) (ret []byte, err error) {

所以，策略是設(shè)置一個DMA發(fā)送合約*Contract，輸入[]byte, readOnly bool到Varium卡，等到處理完成，通過DMA獲取ret []byte, err error 。

解釋器主循環(huán)將有效地被 EPU 取代。interpreter.go中的其余代碼用于執(zhí)行既不在 EVM 也不在 EPU 上運行的預(yù)編譯合約。

現(xiàn)在，我將在我的 geth 分支上進行與硬件實現(xiàn)相關(guān)的更改：https ://github.com/stonux/go-ethereum.git

如果您想要自己的副本，請切換到您的本地工作目錄。當(dāng)心那里是否已經(jīng)有一個 go-ethereum。我不知道 IDE 處理多個分支的能力如何。

git clone https://github.com/stonux/go-ethereum.git

整個事情會有多奇怪？

請記住，以太坊想要抗 ASIC。這對 EVM 的硬件實現(xiàn)來說是有毒的。費用表、操作碼……從一個叉子變成另一個叉子。如果我們對一個全節(jié)點進行完全同步，我們將不得不為每個分叉重新編程 FPGA，或者實現(xiàn)一個以分叉 ID 作為參數(shù)的 EPU，并相應(yīng)地調(diào)整指令解碼和 gas 計量（可能在以后的版本）。