エンベデッド プロセッシング
ザイリンクス エンベデッド デザイン プラットフォーム
Spartan®-6 および Virtex®-6 エンベデッド キット
- ソフトウェア開発者はアプリケーションの開発を迅速化
- ハードウェア開発者はターゲット リファレンス デザインを使用して開発時間を大幅に短縮
- システム アーキテクトはカスタム ペリフェラルで製品を差別化
主な資料
ザイリンクスのプロセッシング性能は、航空宇宙と高信頼性製品、ワイヤードとワイヤレス通信、オートモーティブ、オーディオとビデオ ブロードキャスト、産業機器、テストと計測、民生機器などの広範なアプリケーションに対応するパフォーマンスとカスタマイズ機能を提供します。さらに、ターゲット デザイン プラットフォームで、エンベデッド開発ツール、メソドロジ、IP やサポートを提供します。
エンベデッド プロセッシング向けのターゲット デザイン プラットフォームで、設計に必要なこれらのエレメンツを製品化ソリューションとして使用可能なため、FPGA 設計経験のあるユーザーは迅速なデザイン開発が可能となり、新しいユーザーは容易に FPGA を設計することができます。 ザイリンクスのエンベデッド プロセッシング ソリューションは、 Virtex® および Spartan® FPGA プラットフォームでサポートされています。
エンベデッド ソリューションの利点
- 統合開発ソリューションは、自動ボード サポート パッケージ (BSP) の生成、IP の作成、サンプル ソフトウェア アプリケーションの生成、および統合ハードウェア/ソフトウェア デバッグ機能のような開発時間の短縮に貢献するツールを提供
- 幅広いエンベデッド プロセッシング ペリフェラル IP コアによる開発の迅速化
- ハードまたはソフト プロセッサ向けの柔軟なソリューション
- データや制御パス エレメンツなどのデザイン アーキテクチャを組み合わせ、デザイン目標を満たしながらコストの最適化を図るソリューションを提供します。
- FPGA の DSP プロセッシング バンド幅やエンベデッド プロセッシング性能を活用して機器のオペレーション コストを削減し、デジタル プリディストーションなどの高度な電力管理アルゴリズムをインプリメントします。
- MicroBlaze ソフト プロセッサ コアはロイヤリティ フリーであるため、プロセッシング ソリューションは継続してサポートされます。
- Base System Builder ツールは、ハードウェア エレメンツ、 プロセッサ オプション、バス システム、そして IP オプションを簡素化し、さらに自動的にメモリ マップとデザイン ファイルを作成します。
- ソフトウェア プラットフォームの定義はグラフィック ツールとテキスト ツールを含み、ハードウェア プラットフォームとソフトウェア プラットフォームの一致、ソース コードの編集、コンパイラ ツール チェーンの起動、およびライブラリの生成が可能となります。
- エクリプス ベースのソフトウェア開発キット (SDK) は、豊富な機能を搭載した C/C++ コード エディタおよびコンパイル環境を活用してプロジェクト管理を簡素化します。
エンベデッド ソリューション エレメンツ
エレメンツ |
エンベデッド デザイン ツールと IP コア
優れたプラットフォームを設計するツールは、デザインを簡素化してエンベデッド開発プロセスを迅速化します。自動化されたウィザードが、デザイン プロセス内でエンジニアがエラーを削減したり、プロセスを容易に習得するお手伝いをします。
ISE Design Suite : Embedded Edtion および System Edition には、エンベデッド開発キット (EDK) とソフトウェア開発キット (SDK) が含まれます。EDK は、Platform Studio ツールとザイリンクス プラットフォーム FPGA、 エンベデッド PowerPC および/または MicroBlaze を用いてエンベデッド アプリケーションを設計するために必要な資料や IP を提供します。EDK と SDK は単独でも入手可能です。
エンベデッド コアについては、エンベデッド IP コア カタログをご覧ください。
MicroBlaze ソフト プロセッサ コア
MicroBlaze™ プロセッサは、エンベデッド アプリケーション向けに最適化された豊富なインストラクションを含む 32 ビット ハーバード アーキテクチャ ソフト プロセッサ コアです。MicroBlaze ソフト プロセッサ ソリューションを活用することにより、ペリフェラル、メモリおよびインターフェイス機能の組み合わせを柔軟に選択でき、最低限のコストでシステムを単体の FPGA 上に実現できます。また、コンフィギュレーション可能なため、市場投入時間の短縮に貢献 — そして長期間市場に残ることができます。
2 つのパフォーマンス レベルから選択
MicroBlaze には 70 以上のコンフィギュレーション オプションがあり、スモール フットプリントのマイクロコントローラから Linux 環境で動作する高性能エンベデッド コンピュータ まで可能となります。この柔軟性の対象となるのは、MicroBlaze の 2 つのバージョンで、3 段階のパイプライン ステージからなるエリアが最適化された MicroBlaze と、 5 段階のパイプライン ステージからなるパフォーマンスが最適化された MicroBlaze です。なるべく小さいフットプリントを希望する場合は 3 段階パイプライン ステージ バージョンを使用し、最高のパフォーマンスを望む場合は 5 段階パイプライン ステージ バージョンを使用してください。
| MicroBlaze プロセッサ v7.2 のパフォーマンス レベル | |||
|---|---|---|---|
| アーキテクチャ | パフォーマンス | 最高クロック周波数 | Maximum Dhrystone 2.1 の最高パフォーマンス |
| 5 段階パイプライン | 1.19 DMIPs/MHz | Virtex®-5 FXT は 235 MHx | 280DMIPS |
| 3 段階パイプライン | 0.95DMIPs/MHz | Spartan®-3A DSP は 106 MHz | 100DMIPS |
| * MicroBlaze の 3 段階パイプラインと 5 段階パイプライン バージョンは EDK でサポートされるすべての Virtex と Spartan デバイスで動作します。 | |||
MicroBlaze 浮動小数点演算ユニット
MicroBlaze ソフト プロセッサには、オプションの統合浮動小数点演算ユニット (FPU) があります。浮動小数点の演算は、産業用制御、オートモーティブおよび科学向けアプリケーションの要件となることがしばしばあります。IEEE-754 準拠の FPU は MicroBlaze の命令実行パイプラインに直接接続し、高性能、低レイテンシ、およびコンパクトなデザインを確実にします。MicroBlaze FPU は、MicroBlaze コアにコンフィギュレーション可能なため、必要のない余分な容量をとりません。
MicroBlaze FPU は、エンベデッド開発キット (EDK) によって完全にサポートされています。GNU コンパイラは、浮動小数点処理の実行をソフトウェア ライブラリからハードウェアに移動させることで、自動的に FPU を活用できます。また、ソース コードに変更は必要ありません。FPU 内蔵の MicroBlaze ソフト プロセッサ コアは、 EDK の一部としてライセンス管理されています。
浮動小数点処理の高速化は、産業用制御、オートモーティブ、科学、高信頼性製品、および航空宇宙産業において要求されます。
| MicroBlaze プロセッサ v7.2 FPU : 単精度 | |||
|---|---|---|---|
| FPGA | Size | 最高クロック周波数 | 最高浮動小数点スループット |
| Virtex-5 | <1650 LUTs (850 FPU + 800MB) | 200MHz | 50MFLOPS |
FPU のパフォーマンス
次の表は、MicroBlaze が FPU とそれに対応する領域で実現できる浮動小数点の最高性能を示します。ターゲットとなるシステムには、GPIO と FPU ブロックが含まれます。オンチップ メモリで実行可能です。
浮動小数点演算での比較速度
ソフトウェアの浮動小数点処理の実行速度はアプリケーションによって異なります。これらの数字は、FPU 付きと FPU なしの相対数です。
ネットワーク パフォーマンス
今日では最も簡単なエンベデッド システムでもイーサネット接続機能が必要です。ザイリンクスの FPGA コアは、MicroBlaze で簡単に使用できるさまざまなイーサネット IP コアを提供し、関連する結果が次のように出ています。
| ML505 ボード上 125MHz MicroBlaze / 125MHz MPMC / 125MHz PLB46 システム | |||
|---|---|---|---|
| パケット サイズ (バイト) | 10Mbit Link (Mbps) | 100Mbit Link (Mbps) |
1000Mbit Link (Mbps) |
| 64 | 7.619 | 76.19 | 761.9 |
| 128 | 8.611 | 86.11 | 861.1 |
| 512 | 9.624 | 96.24 | 962.4 |
| 1518 | 9.870 | 98.70 | 987.0 |
| 9000 | 9.978 | 99.78 | 997.8 |
| XAPP 1041 の結果 : リファレンス システム : MicroBlaze および PowerPC プロセッサ向け XPS LL トライモード イーサネット MAC エンベデッド システム | |||
コンフィギュレーションの可能性
豊富に揃った MicroBlaze 向け IP コアは、エンベデッド システムの構築において今までに例をみないほどの柔軟性を提供します。しかし、MicroBlaze 自身が高度にコンフィギュレーション可能なため、プラットフォームの設計においても十分な柔軟性を発揮する余力を残します。70 以上のコンフィギュレーション可能な機能で、あらゆる性能または集積度の目標要件を満たすシステムを選択できます。
コンフィギュレーション機能
メモリ管理ユニット (MMU)- Linux 2.6 がサポートする仮想メモリ内蔵フル MMU
- 安全な RTOS アプリケーション向けに領域を保護するための MPU モード
- IEEE 754 準拠
- 単精度
- 非整列なアクセス
- 無効な命令
- データ バス エラー
- 命令バス エラー
- ゼロ除算
- オンチップ ブロック RAM プリミティブの使用
- コンフィギャラブル サイズ 2kB ～ 64kB
- コンフィギュラブル マイクロ キャッシュ (分散 RAM を使用) サイズ 64B ～ 1024B
- 直接マップされたライトスルー オペレーション
- 1 サイクル オペレーション
- 32 サイクル オペレーション
- 1 サイクル オペレーション
- MUL64 オペレーション
- パターン比較命令
- マシン ステータス レジスタの設定とクリア
- アトミック アクセス
- 高速ローカル アクセス メモリ向けのローカル メモリ バス (LMB)
- キャッシュと外部メモリを直接接続するための Cache Link point-to-point インターフェイス
- 複数のペリフェラルを MicroBlaze に直接接続するためのプロセッサ ローカル バス (PLB46)
- ハードウェア パフォーマンス向上用に最大 16 の Fast Simplex Link (FSL) のコプロセッサ リンク
- エッジまたはレベル
- アクティブ High または Low
- デバッグ サポート コアを介した JTAG 制御
- 最大 8 つのハードウェア ブレーク ポイント
- 統合トレース ポート
プロセッサ バージョン レジスタ
完全なソリューション
MicroBlaze は、ザイリンクスが提供する完全なエンベデッド ソリューションの一部です。また、プロセッサ セントラルを提供し、エンベデッド システムの構築向けデザイン環境であるPlatform Studio、ソフトウェア開発キット、エンベデッド開発キットに含まれるすべての IP コア、および MicroBlaze の周囲で拡大を続けるサード パーティ エコシステムについて学ぶことができます。
IBM PowerPC 440 および 405 ハード プロセッサのサポート
IBM PowerPC®440 および 405 プロセッサ コアは、ハード 32 ビット RISC CPU ブロックで、高性能なエンベデッド アプリケーションをインプリメントするために厳選された Virtex シリーズ FPGA ファブリックに搭載されています。統合されたコプロセッシング性能とハード PowerPC コア システムを組み合わせることで、広範に渡るパフォーマンス最適化オプションを実現します。
高度な CPU/APU コントローラおよび高バンド幅のクロスバー スイッチで Virtex-5 FXT FPGA がサポートする PowerPC 440 プロセッサです。クロスバー スイッチにより、高スループットの 128 ビット インターフェイスおよび point-to-point 接続が可能となります。また、統合された DMA コントローラ チャネル、専用メモリ インターフェイス、プロセッサ ブロック バス (PLB) インターフェイスは、ロジックの使用率を最小限に抑え、システム レイテンシを削減してパフォーマンスを最適化します。さらに、I/O およびメモリへの同時アクセスによって、データ転送レートが最大となります。
PowerPC405 プロセッサは、Virtex-4 および Virtex-II Pro ファミリ製品に搭載されており、スカラー 5 段階パイプライン、選別されたインストラクションとデータ キャッシュ、JTAG ポート、トレース FIFO、複数のタイマー、メモリ マネージメント ユニット (MMU) などを統合します。Virtex-II Pro の PowerPC 405 プロセッサを使用するには、ISE Design Suite ソフトウェア バージョン 10.1.03i またはそれ以前が必要です。
| PowerPC プロセッサ プラットフォーム | ||
|---|---|---|
| プラットフォーム | 速度 (MHz) | DMIPS |
| Virtex-5 FXT FPGA の PowerPC 440 | 550 | 1100+ |
| Virtex-4 FX FPGA の PowerPC 405 | 450 | 700+ |
ザイリンクスは、お客様それぞれのユニークなエンベデッド アプリケーションに対応する画期的で柔軟な開発キットを提供
主なエンベデッド ボードとキット
ザイリンクス Virtex-5 FX70T FPGA 開発キットで高性能なエンベデッド デザインの設計をサポートします。
次世代 DSP アプリケーションの短期間での設計をサポートします。
その他のエンベデッド ボードおよびキット
Virtex-6 FPGA ML605 評価キットには、ML605 ボードおよび ISE Design Suite Logic Edition ソフトウェアが含まれます。
Spartan-6 FPGA SP605 評価キットには、SP605 ボードおよび ISE Design Suite Logic Edition (デバイスは Spartan-6 LX45T FPGA がターゲット) が含まれます。
Spartan-6 FPGA SP601 評価キットには、SP601 ベースのボードおよび ISE Design Suite : WebPack Edition が含まれます。
Virtex-5 FX70T FPGA PowerPC および MicroBlaze プロセッサ版
Virtex-5 エンベデッド キットには、ML507 ボード、Platform Studio エンベデッド ツール スイートおよび ISE デザイン ソフトウェアが含まれます。
Spartan -3A DSP S3D1800A FPGA MicroBlaze プロセッサ版
ハードウェア、デザイン ツール、IP コアおよび検証済みのリファレンス デザインを含む包括的な開発キットは、エンベデッド開発を迅速にします。
Virtex-4 FPGA ML403 エンベデッド プラットフォーム
Virtex-4 FPGA ML403 FX 評価プラットフォームは、Virtex-4 FX FPGA に基づくエンベデッド デザイン向けエントリーレベルの開発環境を提供します。
XtremeDSP™ スタータ キット － Spartan -3A DSP 1800A FPGA 版
XtremeDSP スタータ キット – Spartan-3A DSP FPGA 版は包括的な開発キットで、迅速な DSP アプリケーションの開発設計をサポートします。
Virtex-5 FXT FPGA ML507 評価プラットフォーム
Virtex-5 FXT FPGA ML507 評価プラットフォームは、汎用 FPGA、RocketIO™ GTX、および エンベデッド システム開発ボードです。
XtremeDSP スタータ プラットフォーム － Spartan-3A DSP 1800A FPGA 版
信号処理デザイン向けの低コスト、エントリーレベルの開発環境
Virtex-4 FX12 FPGA PowerPC および MicroBlaze 開発キット
Virtex-4 FX12 FPGA 版開発キットには、ML403 ボード、Platform Studio エンベデッド ツール スイートおよび ISE デザイン ソフトウェアが含まれます。
Virtex-4 FX FPGA ML410 エンベデッド開発プラットフォーム
ML410 は、Virtex-4 XC4VFX60 FPGA に基づく RoHS 準拠のエンベデッド開発プラットフォームです。
サードパーティのサービス
充実したエンベデッド業界パートナは、ザイリンクス エンベデッド ソリューションをリアル タイム オペレーティング システム (RTOS)、コンパイラとデバッガ、ネットワーク スタックとミドルウェア、コデザインと共同検証などの分野でサポートします。
これらの業界一流のベンダーは、エンジニアが独自のテクノロジを開発する代わりに、それぞれの過去の経験に基づいて新しい規格を採用したり、ユニークな条件に対応可能なエンベデッド ソリューションを選ぶお手伝いをします。
エレクトロニック システム レベル (ESL) デザインは、現在主流であるレジスタ トランスファ レベル(RTL) よりも高いレベルの抽象概念から発するデザイン メソドロジや検証メソドロジを使用します。多くの ESL デザイン言語は、Verilog や VHDL のようなハードウェア言語よりも、好評な ANSI C の構文や動作に近いといえます。広範な FPGA デザイン製品はザイリンクスの ESL パートナから入手できます。
ツールの選択
IP コアの選択
ボードまたはキットの選択
ステップ 1ツールの選択 (評価版をご利用いただけます)
ステップ 2IP コアの選択
関連製品
FPGA デザイン を迅速かつ簡単に開始するには、ザイリンクス オンライン ストアから開発ボードおよびキットの一覧をご覧ください。エンベデッド ソリューション関連の情報、製品、サービス
資料
ISE® Design Suite のすべてのエディションをサポートしています。
ツールおよび IP リファレンス ガイド
エンベデッド システム ツール リファレンス マニュアル (英語版) (PDF)
プロセッサ プラットフォーム向けのユーティリティ、ソフトウェア アプリケーション開発ツール、デバッグ ツール チェーン、デバイス ドライバとライブラリなど ISE Design Suite : Embedded Edition に含まれるエンベデッド システム ツールについての情報が記載されています。
プラットフォーム仕様フォーマット (英語版) (PDF)
Platform Studio および EDK 特有な多様なファイルのファイル形式および構文について説明しています。
OS とライブラリ資料コレクション (英語版) (PDF)
VxWorks および Linux オペレーティング システム向けのザイリンクス Microkernel、そのライブラリ、スタンドアロンのボード サポート パッケージ、ボード サポート パッケージを記載しています。
MicroBlaze プロセッサ リファレンス ガイド(PDF)
MicroBlaze 32 ビット ソフト プロセッサについて説明しています。 また、MicroBlaze ハードウェア アーキテクチャについてのガイドとしても使用いただけます。
ボード
エンベデッド開発ハードウェア/ソフトウェア キット － Virtex-5 FX70T PowerPC および MicroBlaze プロセッサ版
新しい Virtex®-5 FX70T 開発キットで高性能なエンベデッド デザインの設計をサポートします。ハードウェア、デザイン ツール、IP および検証済みリファレンス デザインを含む包括的な開発キットは、エンベデッド開発を簡素化し迅速にします。このキットは、ML507 開発ボード、Platform Studio エンベデッド ツール スイート、および ISE デザイン ソフトウェアを同梱し、PowerPC 440 ハード および MicroBlaze ソフト プロセッサをサポートします。
エンベデッド開発ハードウェア/ソフトウェア キット - Spartan-3A DSP S3D1800A MicroBlaze プロセッサ版
MicroBlaze プロセッシング デザイン開発用の Spartan-3A ボード、Platform Studio エンベデッド スイート、および ISE WebPACK™ デザイン ソフトウェアが含まれます。RoHS 準拠の本キットは、ユニバーサル電源アダプタを含み、エンベデッド プロセッシング 開発および DSP をサポートします。
Avnet 社製 Virtex-5 FXT FPGA 評価キット
ザイリンクスの Virtex-5 FXT FPGA ファミリを使用して、PowerPC® 440 ベースのシステム アーキテクチャを開発するのに必要な機能を提供します。
Nu Horizons 社製 Virtex-5 LXT 評価キット
MGT 設計に従事する経験の比較的少ないエンジニア向けのボードです。2 つの MGT がループされているため、外部ケーブルを使用せずにデザイン全体を作成できます。
Avnet 社製 Spartan-3 FPGA MicroBlaze 評価キット
これは、現時点で提供されている最も高容量および柔軟性を備えたエンベデッド プロセッシング キットです。3S1500 デバイスおよび互換性を持つ拡張ボードにより、ハードウェア設計が容易になります。
すべてのエンベデッド プロセッシング ボードおよびキットを示します。
IP
TEMAC (トライモード イーサネット メディア アクセス コントローラ)
ザイリンクスのトライモード イーサネット MAC コアはパラメータ指定可能で、スイッチやルータなどネットワーキング機器での使用に最適です。
XPS イーサネット Lite MAC (メディア アクセス コントローラ)
イーサネット ライト MAC は、IEEE 規格 802.3 Media Independent Interface (MII) 仕様 に記載される該当機能を統合するために設計されています。
PCI Express 用エンドポイント ブロック プラス ラッパ
ザイリンクスは、Virtex-5 FPGA に搭載されたエンドポイント ブロックを PCIe FPGA 用に構成し、ロジックを追加して PCIe 用の完全なエンドポイント ソリューションを作成する PCI Express® 用のエンドポイント ソリューションを提供しています。
SDRAM/DDR/DDR2 メモリをサポートする完全にパラメータ指定可能なメモリ コントローラです。この MPMC は、1 ～ 8 つのメモリ ポートを持つメモリへのアクセスを提供します。各ポートは、CoreConnect® PLBv4.6 および MPMC Native Port Interface (NPI) ストラクチャと PowerPC 440 プロセッサ用のメモリ インターフェイス ブロック (MIB) PIM (PPC440MC) を使用し、PowerPC® 405 プロセッサおよび MicroBlaze プロセッサへの接続を可能にする Personality Interface Module (PIM) から選択できます。
エンベデッド設計手法向けのすべての IP を示します。
オンライン ビデオ (英語)
Linux と低コスト FPGA を用いたエンベデッド システムの設計
低コストのプログラマブル システム オンチップ プラットフォームで動作する Linux を使用したエンベデッド システムの設計を簡潔にする手法を紹介します。
ザイリンクス Virtex-5 に搭載された PowerPC 440 を活用した設計
エンベデッド PPC440 の性能と機能を活用した設計方法の概要を紹介します。
MicroBlaze および Spartan-3A FPGA でエンベデッド ソフトウェア開発をスムーズに開始
MicroBlaze ソフト コア プロセッサを使用するデザイン開発の基本について説明します。
MicroBlaze および Spartan-3A FPGA を活用したエンベデッド ネットワーキング
Spartan-3A FPGA でザイリンクス MicroBlaze を使用する具体的なネットワーク アプリケーションについて説明します。
ISE Design Suite のビデオ一覧です。
ザイリンクスのシリコンおよびソフトウェアの専門家による、ザイリンクスのテクノロジあるいは業界に関するンタラクティブな技術的プレゼンテーション、製品のデモ、および Q&A セッションをライブおよびオンデマンド ビデオで提供します。
トレーニング
開発者はエンベデッド開発キット (EDK) ツールを使用し、デザインの向上を実現できます。
エンベデッド システム開発のアドバンス機能およびテクニックを複雑なエンベデッド システムを構築する開発者に提供します。開発者はエンベデッド開発キット (EDK) ツールを使用し、デザインの向上を実現できます。
この 2 日間のコースでは、ザイリンクス エンベデッド システム用のソフトウェアの設計および開発について紹介します。また、ハードウェア デザインの完成後、デザイン サイクルにおけるソフトウェアの設計段階で必要となるツールの基本的な使用方法および概念を学びます。
中級レベルのエンベデッドシステム設計者向けのこのコースでは、ザイリンクス開発ボードにエンベデッドオープンソースLinux オペレーティングシステムを作成する方法について 2 日間に渡って説明します。このコースは、環境構築から、ザイリンクスカーネル ツリーからの Linux 2.6 を含む基本的なシングルプロセッサシステムオン チップ (SoC) デザインを用いたシステムのブートまでを受講者が実践的に行うよう構成されています。
日本で開催中のコース スケジュールを紹介します。
サービスおよびサポート
ザイリンクス テクニカル サポートへお問い合わせください。
ザイリンクスが提供しているエンベデッド デザイン向けの資料、ツール、IP などの一覧ページです。
アンサー データベースでの検索が可能です。