ロジック

FPGAに実装されるさまざまな回路の中で、プロセッサコアの果たす役割の重要度が高まっている。しかし、プロセッサコアをFPGAに実装して、有効に活用するためにはいくつかの課題に留意しておく必要がある。

高性能有線通信アプリケーション向けの新型FPGA「Virtex-7 X690T」の伝送波形を公開した。28nm世代の半導体技術で製造するハイエンドFPGAファミリ「Virtex-7」のうち、13.1Gビット/秒のSERDESを80チャネル搭載した品種である。3月下旬にサンプル出荷を始めたばかりだ。

日本テキサス・インスツルメンツの「CC4000」は、GPSを利用して位置や時刻、速度を迅速に計測できる受信ICだ。物流管理や産業用通信機器、スポーツ、ヘルスケアといった幅広い用途を対象にしている。

モデルベース設計環境「MATLAB/Simulink」の新バージョン「R2012a」の発表に合わせて、HDLに対応する新オプションが2つ追加された。「HDL Coder」は「MATLAB」ファイルからのHDLコードを自動生成が可能。「HDL Verifier」は、MATLABファイルや「Simulink」モデルに加えて、手書きのHDLコードをFPGAの評価ボードに実装して、検証作業を行うことができる。

Xilinxは、従来から、特定のアプリケーション領域のFPGA開発に向けてIPや評価ボード、各種ドーターボード、設計ツールなどを取りそろえて提供するサービスを「ターゲット デザイン プラットフォーム（TDP）」と呼んで提供している。今回発表した評価キット群が28nm世代品向けTDPの第1弾となる。

電子ペーパー表示制御用ICとファームウェアから構成されるセイコーエプソンの「産業用電子ペーパー表示プラットフォーム・シリーズ」は、電子ペーパーを搭載する産業用機器の開発期間を短縮できる。

SLVSは、データ信号を高速かつ低消費電力で伝送する用途において、LVDSに替わって利用される機会が増加しているデータ伝送規格である。FPGAにSLVSを実装する場合には、LVDSを実装する場合とは異なるさまざまな知見が必要になる。本稿では、SLVSの概要と、FPGAにおける応用例を紹介する。

FPGAに実装できるプロセッサコアは、FPGAベンダーやIPベンダーから、さまざまなプロダクトが提供されている。それらは、ハードコアやソフトコアという違いだけでなく、機能、回路規模、コストなどについても異なっている。後編では、これらのプロセッサコアをFPGAに実装する際の課題について、インターコネクト、メモリー、アクセラレータ、デバッグという4つの観点に分けて解説する。

FPGAに実装されるさまざまな回路の中で、プロセッサコアの果たす役割の重要度が高まっている。しかし、プロセッサコアをFPGAに実装して、有効に活用するためにはいくつかの課題に留意しておく必要がある。本稿では、まず、FPGAにおけるプロセッサコア利用の歴史と、主要ベンダーのプロダクトを紹介する。

アップ/ダウンサンプリングに代表されるデジタル信号処理では、多くの場合、FIRフィルタが利用される。FIRフィルタでは、タップ数を増やせば優れた応答特性が得られるが、ロジック回路の規模や消費電力が増えてしまうことが問題になるケースもある。例えばFPGAでは、ポリフェーズフィルタの考え方を導入することで、こうした問題に対処することが可能になる。

ちょうど、ドットコムバブルの時代にネットワーク機器への搭載が盛んになったFPGA。だが、このバブルがはじけ、40Gbps、100Gbpsといった高速のイーサーネット規格などが登場するに連れ、設計者らがFPGAに求める役割は変わってきた。FPGAベンダーやSoCベンダー、そして機器設計者らは、ネットワーク分野におけるFPGAの立ち位置をどのように考えているのだろうか。