XDF安価で使いやすい Arm Cortex CPU コアを Xilinx FPGA 設計に組み込みたいと思ったことがあるなら、今がチャンスです。
プロセッサ設計会社である同社は、DesignStartプログラムを通じて、32ビットマイクロコントローラグレードのCortex-M1およびM3コアを、XilinxのSpartan、Artix、Zynqチップ向けに提供しています。ロイヤリティやライセンス料は一切発生せず、これらの設計はXilinxコンポーネント向けに完全に無料でダウンロードして使用できます。M1は本日から、M3は今月末までに提供開始予定です。
DesignStartは、予算が限られている、あるいはFPGAに強い関心を持つシステムオンチップ（SoC）設計者に、ArmのローエンドCPUの設計図を迅速に提供することを目的としています。ArmのFPGAプロトタイピングボード向けのDesignStartでは、Cortex-M0およびM3の設計図を初期費用なしで既に入手できます。これらのボードは、Intelが2015年に買収したAlteraのゲートアレイを使用しています。
そこでArmは、アルテラのライバルであるザイリンクスのFPGAチップをサポートするためにプログラムを拡張しました。Armの製品管理ディレクターであるフィル・バー氏によると、以前のDesignStart FPGAファイルは、エンジニアがカスタムシステムオンチップの設計・製造前にゲートアレイ上でプロトタイプを作成できるようにすることを目的としていました。一方、最新のブループリントは、研究段階から量産・導入に至るまで、FPGA搭載ハードウェアの開発を効率化します。
将来的にカスタムチップセットの製造に切り替えたい場合はもちろん可能ですが、Cortex-M CPUコアには一定のロイヤリティを支払う必要があります。Armは、Xilinx DesignStartの無料提供によって、エンジニアが将来のASICにCortexテクノロジーを採用するよう促すことを期待しています。
つまり、システムオンチップ設計者向けの既存のDesignStart EvalとDesignStart Pro設計（ほぼ無料）と、ザイリンクスゲートアレイに特化した新しいDesignStart FPGAプログラム（完全に無料）があるということです。もちろん、これはオープンソースのRISC-VコアをFPGA実装として登場させることとは全く関係ありません。
インパクト
つまり、ハードウェアエンジニアは比較的シンプルなCPUをXilinx FPGA設計に組み込み、ゲートアレイ上でコードを実行する機能を追加することで、チップの柔軟性と性能を向上させることができます。FPGAは基本的にプログラム可能な電子回路を備えたチップであり、エンジニアは必要に応じて内部ロジックを変更し、I/Oバスの制御、画像補正、機械学習の計算など、必要なタスクを実行できます。
したがって、Cortex-M1 および M3 コアは、ホスト システムとの間でデータを管理してそのホスト プロセッサと通信するなどの管理タスクや、小規模なリアルタイム アプリケーションの実行に使用でき、FPGA を、たとえば、プログラム可能な産業用コントローラや IoT (モノのインターネット) システム オン チップとして使用できるようになります。
これらのコアはXilinxのAXIインターコネクトを使用するように調整されているため、Xilinx FPGAデザインにドラッグ＆ドロップするだけで使用できます。また、FPGAの機能も活用しています。例えば、M1の整数乗算器は、汎用ゲートを無駄にすることなく、既存の内蔵乗算器を使用しています。M1は、M0のFPGA最適化バージョンです。
Burr 氏によれば、1 つの M1 CPU コアは Artix-7 ゲート アレイのゲートの約 10% を占めます。
ちなみに、XilinxのハイエンドFPGAには、Arm Cortex-AおよびR CPUが搭載されていますが、プログラマブルゲートアレイとは別の場所に固定されています。DesignStartファイルを使用すると、設計者は必要な数のCortex-Mコアをそのアレイに組み込むことができ、より強力なCortexプロセッサコアを補完することができます。強力なArmコアが必要ない場合は、32ビットマイクロコントローラーの方が適しているかもしれません。
ザイリンクスのマーケティングディレクター、サイモン・ジョージ氏は、顧客がArmのコードを記述し、それを自社のFPGAで実行する際に、できるだけ手間をかけずに済むようにしたいと考えているため、ArmとそのDesignStartプログラムとの提携を決定したと述べた。また、ザイリンクスは引き続き独自のMicroblaze CPUアーキテクチャに注力しており、Cortex-Mはザイリンクスのシリコン上で「二級市民ではない」と付け加えた。
AIにFPGA？ドローン業界はGPUとCPUこそ未来だと肩をすくめる
続きを読む
現在最も注目を集めているのはハードウェアアクセラレータです。これは通常、再利用されたグラフィックカードやカスタマイズされたチップで、ホストデバイス上のアプリケーションが専門的な処理をオフロードできます。ここで言うワークロードとは、人工知能、ネットワークパケット処理、分析といったワークロードで、カスタムチップセットを設計・調整することで、ホストサーバーの汎用プロセッサよりもはるかに高速に処理できる処理が求められます。
これらのアクセラレータは、サブシステム（特に数値演算処理の頭脳へのメモリとIOインターフェース）を連携させるコントローラーCPUコアを必要とします。そのため、ドロップインCortex-Mコアはまさに最適な選択肢となる可能性があります。FPGAはAzureやAmazon Web Servicesなどのクラウドシステムにも導入されており、開発者は必要に応じてFPGAをプログラミングできます。
いつものように、これはエンジニアリングのトレードオフであり、無料の Arm コントローラー コアを備えた FPGA の柔軟性を選択するか、専用のカスタム ASIC の高性能を選択するかを決定することになります。
DesignStart プログラムの更新に関するニュースは、月曜日に米国サンノゼで開催されたザイリンクスの開発者フォーラム (XDF) の初日に発表されました。®
