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MicroBlaze ソフト プロセッサ コア

MicroBlaze™ は、ザイリンクスのエンベデッド製品ポートフォリオの重要なコンポーネントです。フル機能で FPGA 向けに最適化された 32 ビット RISC (Reduced Instruction Set Computer) ソフト プロセッサの Microblaze は、産業、医療、オートモーティブ、民生機器、情報通信インフラ市場など、さまざまなアプリケーションの要件に対応します。MicroBlaze は、柔軟に設定でき、使用が簡単で、FPGA や All Programmable (AP) SoC ファミリで利用できます。Vivado® Design System Edition および Vivado Webpack Edition に無償で含まれています。また、Spartan®-6 や Virtex®-6 などの旧デバイス ファミリ向けの IDS Embedded Edition でもご利用いただけます。

MicroBlaze は、柔軟に設定できる IP コアであり、70 以上のコンフィギュレーション オプションをサポートします。主なコンフィギュレーション オプションには、命令/データ キャッシュ、浮動小数点ユニット、メモリ管理ユニット (MMU) などがあります。この柔軟に設定できるコアを利用することで、ユーザーは小規模フットプリントのステート マシンやマイクロコントローラーから、Linux を実行する高性能な数値計算を行うマイクロプロセッサ ベース システムに至るまで、あらゆる使用事例のプロセッサを実装できます。動作モードは、3 段パイプライン モード (サイズ重視)、または 5 段パイプライン モード (スピード重視) のいずれかに設定できるため、その他の FPGA ベース ソフト プロセッシング ソリューションより高速な DMIP 性能を達成できます。

MicroBlaze の性能指標 : Vivado 2016.1 に基づく

デバイス ブランチ最適化で性能に最適化された MicroBlaze 性能に最適化された MicroBlaze エリアに最適化された MicroBlaze
  (5 段パイプライン) (5 段パイプライン) (3 段パイプライン)
  1.44 DMIPs/MHz 1.34 DMIPs/MHz 1.07 DMIPs/MHZ
  Fmax DMIPs Fmax DMIPs Fmax DMIPs
Virtex-7 FPGA (-3) 247 353 330 438 299
319
Kintex-7 FPGA (-3)
245 350 335 445
298
318
Artix-7 FPGA (-3) 188 268 235 312 220 235
Kintex UltraScale (-3) 303
433 374 497
369 394
Virtex UltraScale (-3) 308
440 361 480
370 395
Kintex UltraScale+ (-3) 399 570 500 665 500 535
Virtex UltraScale+ (-3) 397 567
496 659 485 518
Zynq UltraScale+ (-3) 371 530 490 651 422 451

注記: Zynq-7000 AP SoC の性能値は、Artix-7 および Kintex-7 デバイスと同じです (Zynq-7000 デバイスに依存)。

設計の効率化 - MicroBlaze Configuration Wizard

柔軟な設定が可能な MicroBlaze プロセッサの使用を容易にするため、ザイリンクスは Configuration Wizard ツールを提供しています。このツールは、あらかじめ定義されたコンフィギュレーション オプションをユーザーに提供します。70 以上のオプションから選択する代わりに、使用事例に基づいてあらかじめ定義されたオプションを選択できるようになっています。次の表では、定義済みのさまざまなコンフィギュレーション オプと標準的な使用事例について説明しています。

定義済みコンフィギュレーション 簡単な説明
最小エリア 最小サイズの MicroBlaze コア、キャッシュ ユニットなし、デバッグ ユニットなし
最大性能 大規模なキャッシュ/デバッグ/実行ユニット
最大周波数 達成可能な最大周波数。小規模キャッシュ、デバッグ ユニットなし、わずかな実行ユニット
MMU 付き Linux メモリ管理ユニット (MMU) を備えた Linux を実行する際に高性能を得るために最適な設定。メモリ管理が可能、大規模キャッシュ/デバッグ ユニット、すべての実行ユニット
MMU 付きローエンド Linux MicroBlaze エンベデッド リファレンス システムに対応する設定。ローエンド システムの Linux 開発に最適な設定を提供。メモリ管理が可能、小規模なキャッシュ/デバッグ ユニット
標準 性能、エリア、周波数をすべて考慮した標準的な設定。スタンドアロン プログラム、および低オーバーヘッド カーネルに最適。キャッシュおよびデバッグが可能

ユーザーは、2 ステップのコンフィギュレーション フローを行うことができます。まず最初に、表 1 にリストされているとおりに、あらかじめ定義されたコンフィギュレーションを選択し、その後、使用事例に適合するようにコンフィギュレーション オプションの微調整を行います。

  • 3 段または 5 段パイプラインのサポート
  • AXI-4 のネイティブ サポート
  • ACE (AXI Coherency Extension) のサポート
  • キャッシュ ライン ワード数 : 4、8、または 16
  • エリア/スピードに最適化されたコンフィギュレーション オプション
  • メモリ管理ユニットのサポート
  • 低レイテンシの割り込みモードのサポート
  • フォルト トレランス (ECC およびロックステップのサポートを含む)
  • 保護された RTOS アプリケーションの領域保護向けの MPU モード
  • 命令およびデータ キャッシュ
    • 設定可能なキャッシュ サイズ : 2kB ~ 64kB (ブロック RAM ベース)
  • LMB (ローカル メモリ バス) の命令およびデータ側インターフェイス
  • ハードウェア バレル シフタ
  • ハードウェア乗算器および除算器
  • 最大 16 の AXI Stream インターフェイス
  • 浮動小数点ユニット (単精度、IEEE 754 準拠)
  • PVR (プロセッサ バージョン レジスタ)
  • 再配置可能なベース ベクター
  • Sleep モードおよび Sleep 命令をサポート
  • 拡張されたデバッグ サポート : 性能モニタリング、性能トレース、非侵入型プロファイリング

その他の情報

MicroBlaze は、ザイリンクスのエンベデッド ソリューションに不可欠な要素です。Vivado 統合設計環境および従来のISE Embedded Editionでご利用いただけます。 ソフトウェア開発の場合はソフトウェア開発キット、ハードウェア デザインの場合は、Xilinx IP ポートフォリオを一緒に Vivado IP インテグレータで使用することができます。