FPGA

FPGA とは何ぞや [email_address]

自己紹介 hatena: firewood twitter: hotpepsi 組み込みソフトウェア技術者 FPGA は何となく知ってるレベル

LSI と PLD どちらも大規模集積回路普通の LSI 製造後は回路が変更できない CPU など、機能が変更できるものはある PLD （特殊な LSI ）製造後に論理回路を変更できる

PLD と FPGA PLD Programmable Logic Device プログラム可能な論理回路 FPGA Field Programmable Gate Array 大規模にプログラム可能な PLD 近年は PLD+ 高速 I/F+CPU+ メモリ

ところでわからないことがわからないと質問もできないらしい… http://www.tate-lab.net/mt/2009/11/post-143.html

わからないのいろいろ歴史どういう経緯で今みたいなのになったのか論理回路同期、非同期どういう構造・実装になっているのか ex) 頭の中で電子の流れが想像できるどう使うのか VerilogHDL 、 VHDL

歴史 1975 Signetics 社が FPLA として 82S100 を発表 AND アレイのヒューズを焼き切る（ 1 回のみ） 1985 Xilinx 社が FPGA として LCA を発表 LUT （ LookUp Table ）用に SRAM を載せて ON/OFF を制御大規模化＆高速化して現在に至る

論理回路 AND OR 基本論理回路の組み合わせで何でも実装できる

FF – フリップフロップ論理状態を保持できるラッチ回路 SRAM の基本要素

同期と非同期非同期回路クロック信号に同期しない同期回路クロック信号に同期する

非同期式回路基本は非同期クロック信号に同期しない複雑な回路の設計が難しい伝播遅延の差によりハザードなどが発生ハザード : 動作が速い素子の出力が先に出る

同期式回路クロック信号（ CLK ）に同期する CLK の変化に合わせて状態遷移立ち上がりまたは立ち下がり _| ￣ |_ 同期＝ CLK が変化するまで状態が変化しない微妙な入力の遅延は問題にならなくなる非同期に比べ、人間が設計しやすいただし CLK 信号の遅延やノイズなどの問題も 1 クロックに収まる処理だけが可能

任意の回路（ 1 ）論理回路を書き換える＝任意の論理回路を、任意の場所に置きたいしかし、物理的に存在しないものは置けない

任意の回路（ 2 ） ON/OFF できる回路を最初から置いておく使いたいロジック間の接続だけを ON にすることで、配置の代わりにする LUT に ON/OFF 情報を格納し、参照する

任意の回路（ 3 ） FPGA ＝ロジック、配線、 LUT のかたまり

HDL - ハードウェア記述言語 VerilogHDL と VHDL できることはほぼ同じ論理回路が言語（抽象的な記述）で書ける C のように、変数や代入があるタイミングや制約条件を記述する非同期回路も記述できるが、普通は同期回路

で FPGA って何ができるのソフトウェア技術者から見ると… 色々な処理のアクセラレーション例えば「全ビットをひっくり返す」などの新しい命令が作れる PLD+ 高速 I/F+CPU+ メモリ柔軟なハードウェア＝ソフトウェア？

DR （ 1 ） Dynamically Reconfigurable Device 動作中に機能が変更できるデバイス FPGA 、 Reconfigurable Processor 、 GPGPU などが該当粒度が異なる（以下小さい順） FPGA … ロジック単位 Reconfigurable Processor … エレメント単位 GPGPU … ストリーミングプロセッサ単位

適切な粒度アプリケーションによって異なる CPU vs GPGPU のどちらが優れているか？粒度を細かくすると小回りがきくが、面積効率や電力効率が落ちる伝送路も電力を消費する粒度を粗くするとパフォーマンスが上がるが、柔軟性が下がる

DR （ 2 ）粒度を上げていくと Larrabee に？

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