Documentation/mic/mic_overview.txt

   1 An Intel MIC X100 device is a PCIe form factor add-in coprocessor
   2 card based on the Intel Many Integrated Core (MIC) architecture
   3 that runs a Linux OS. It is a PCIe endpoint in a platform and therefore
   4 implements the three required standard address spaces i.e. configuration,
   5 memory and I/O. The host OS loads a device driver as is typical for
   6 PCIe devices. The card itself runs a bootstrap after reset that
   7 transfers control to the card OS downloaded from the host driver. The
   8 host driver supports OSPM suspend and resume operations. It shuts down
   9 the card during suspend and reboots the card OS during resume.
  10 The card OS as shipped by Intel is a Linux kernel with modifications
  11 for the X100 devices.
  12
  13 Since it is a PCIe card, it does not have the ability to host hardware
  14 devices for networking, storage and console. We provide these devices
  15 on X100 coprocessors thus enabling a self-bootable equivalent
  16 environment for applications. A key benefit of our solution is that it
  17 leverages the standard virtio framework for network, disk and console
  18 devices, though in our case the virtio framework is used across a PCIe
  19 bus. A Virtio Over PCIe (VOP) driver allows creating user space
  20 backends or devices on the host which are used to probe virtio drivers
  21 for these devices on the MIC card. The existing VRINGH infrastructure
  22 in the kernel is used to access virtio rings from the host. The card
  23 VOP driver allows card virtio drivers to communicate with their user
  24 space backends on the host via a device page. Ring 3 apps on the host
  25 can add, remove and configure virtio devices. A thin MIC specific
  26 virtio_config_ops is implemented which is borrowed heavily from
  27 previous similar implementations in lguest and s390.
  28
  29 MIC PCIe card has a dma controller with 8 channels. These channels are
  30 shared between the host s/w and the card s/w. 0 to 3 are used by host
  31 and 4 to 7 by card. As the dma device doesn't show up as PCIe device,
  32 a virtual bus called mic bus is created and virtual dma devices are
  33 created on it by the host/card drivers. On host the channels are private
  34 and used only by the host driver to transfer data for the virtio devices.
  35
  36 The Symmetric Communication Interface (SCIF (pronounced as skiff)) is a
  37 low level communications API across PCIe currently implemented for MIC.
  38 More details are available at scif_overview.txt.
  39
  40 The Coprocessor State Management (COSM) driver on the host allows for
  41 boot, shutdown and reset of Intel MIC devices. It communicates with a COSM
  42 "client" driver on the MIC cards over SCIF to perform these functions.
  43
  44 Here is a block diagram of the various components described above. The
  45 virtio backends are situated on the host rather than the card given better
  46 single threaded performance for the host compared to MIC, the ability of
  47 the host to initiate DMA's to/from the card using the MIC DMA engine and
  48 the fact that the virtio block storage backend can only be on the host.
  49
  50                +----------+           |             +----------+
  51                | Card OS  |           |             | Host OS  |
  52                +----------+           |             +----------+
  53                                       |
  54         +-------+ +--------+ +------+ | +---------+  +--------+ +--------+
  55         | Virtio| |Virtio  | |Virtio| | |Virtio   |  |Virtio  | |Virtio  |
  56         | Net   | |Console | |Block | | |Net      |  |Console | |Block   |
  57         | Driver| |Driver  | |Driver| | |backend  |  |backend | |backend |
  58         +---+---+ +---+----+ +--+---+ | +---------+  +----+---+ +--------+
  59             |         |         |     |      |            |         |
  60             |         |         |     |User  |            |         |
  61             |         |         |     |------|------------|--+------|-------
  62             +---------+---------+     |Kernel                |
  63                       |               |                      |
  64   +---------+     +---+----+ +------+ | +------+ +------+ +--+---+  +-------+
  65   |MIC DMA  |     |  VOP   | | SCIF | | | SCIF | | COSM | | VOP  |  |MIC DMA|
  66   +---+-----+     +---+----+ +--+---+ | +--+---+ +--+---+ +------+  +----+--+
  67       |               |         |     |    |        |                    |
  68   +---+-----+     +---+----+ +--+---+ | +--+---+ +--+---+ +------+  +----+--+
  69   |MIC      |     |  VOP   | |SCIF  | | |SCIF  | | COSM | | VOP  |  | MIC   |
  70   |HW Bus   |     |  HW Bus| |HW Bus| | |HW Bus| | Bus  | |HW Bus|  |HW Bus |
  71   +---------+     +--------+ +--+---+ | +--+---+ +------+ +------+  +-------+
  72       |               |         |     |       |     |                    |
  73       |   +-----------+--+      |     |       |    +---------------+     |
  74       |   |Intel MIC     |      |     |       |    |Intel MIC      |     |
  75       |   |Card Driver   |      |     |       |    |Host Driver    |     |
  76       +---+--------------+------+     |       +----+---------------+-----+
  77                  |                    |                   |
  78              +-------------------------------------------------------------+
  79              |                                                             |
  80              |                    PCIe Bus                                 |
  81              +-------------------------------------------------------------+