FPGA

• ソフトウェア・エンジニアのためのFPGA入門
  • 第1回 どうしていまFPGAなのか、そしてFPGAとは何か?

• いまさら聞けない FPGA入門

• そろそろプログラマーもFPGAを触ってみよう！
• 柔軟性を武器にデータセンターでの活用が進むFPGA

• FPGAエクストリーム・コンピューティング
• FPGAの部屋
• FPGAマガジン

• BRAVO FPGA
• FPGA - yuki-sato.com

• FPGAの原理と構成を読んだ

• 世界のFPGA市場、2025年に86億米ドル規模へ

• Fomu PVT1 - 超小型FPGA/RISC-Vボード

概要 †

• FPGA : Field Programable Gate Array

• 論理ブロックの実現方式の1つにマルチプレクサ方式がある
• I/OブロックはI/Oピンと内部の配線要素を接続する
• コンフィギュレーションメモリによって論理関数が決められる
• マスクデータの作成が不要
• FPGAが採用するプロセス技術は一般のASICより微細化が進んでいる

構成 †

• 論理回路仕様を実現するプログラマブルな論理要素
• 外部インタフェースを提供するプログラマブルな入出力要素
• 要素間を接続するためのプログラマブルな配線要素

FPGAが注目されている背景 †

• ムーアの法則の終焉

キーワード †

FPGA †

原理・原則・基礎技術 †

課題とその解決手段 †

成果・将来動向 †

• データセンターでの導入
  • 近年、IoTや機械学習、ビッグデータ分析など大規模データの高速処理を提供するサービスがデータセンターに求められている。
  • またオンライン広告でのリアルタイム入札などマイクロ秒単位の非常に短い遅延しか許されないアプリケーションも出てきた。
  • 一方でサーバ向けCPUの動作周波数の向上は頭打ちである。そのためハードワイヤード方式で命令解釈などにオーバーヘッドが少ないFPGAが、最小限のレイテンシでの高速処理で、データセンター全体のスループットを向上させることを期待して導入されている。

• FPGAで代替する利点
  • 大規模データ処理に対して、FPGAによるパイプライン、並列処理によりスループットを上げ、処理時間の短縮を実現できる
  • 豊富なロジックを活用し、長いパイプラインや大規模演算処理回路を組むことでができる
  • 現場で即座に論理回路を変更できるので、特定のワークロードを高速化するアクセラレータとして有効である
  • このように多様なアプリケーションワークロードに柔軟に対応しながらスループットを高めることができる

• FPGAで代替する欠点
  • 消費電力が大きい
  • 面積効率が悪く専有スペースが大きくなる
  • CPUに比べて価格が高く、ハードウェア変更が発生することで、ソフトウェア技術者にとって敷居が高い

活用分野 †

ディープラーニング †

• 機械学習／Deep Learningの仕事が増える2017年、ソフトウェアエンジニアがFPGAを学ぶべき理由

音楽 †

sigboost †

• 音楽・マルチメディア用ビジュアルプログラミング言語から HDL への高位合成ツールの開発 ―プログラマブルな楽器 sigboost―
• プログラマブルな楽器sigboost（未踏ナイトLT） - YouTube

ベンダー †

Xilinx †

• AWSもBaiduも採用！ クラウド／データセンター市場に拡がるFPGAブームを牽引するXilinxの強み

Arty Z7 †

• Arty Z7 FPGA評価ボード（開発環境ソフトライセンス付）

PYNQ †

• FPGAでDeep Learningしてみる
• pynq-z1 購入から動作確認まで
• 研究者のための Python による FPGA 入門
• 私家版PYNQ FAQ（購入前）

Zynq †

• Zynq-7000 All Programmable SoC
• ソフト屋がXilinx zynq-7000を さわってみた ~体験記~

Zybo †

• 第475回　廉価なFPGA開発ボード「Zybo」をUbuntuからプログラムする

• Zybo Z7: Zynq-7000 ARM/FPGA SoC Development Board
• ZYBO Zynq-7020評価ボード Z7-20 開発環境ソフトライセンス付 ... 約36,000円
• ZYBO Zynq-7020評価ボード Z7-10 開発環境ソフトライセンス付 ... 約24,000円

Intel（旧 Altera） †

• Altera SoC FPGA ボード選び
• 学習用FPGAボードの選定

PAC D5005 †

• インテルがFPGA新製品「PAC D5005」を市場投入、音声テキスト化や映像変換に利用可能に
• インテル、HPEサーバー向けの最新FPGA製品「FPGA PAC D5005」を提供開始

Stratix 10 †

• インテル、Cortex-A53プロセッサを統合したハイエンドFPGA
• Intel、業界初のHBM2搭載FPGA「Stratix 10 MX FPGA」

DE10 †

• DE10-Nano Kitは結構良さそう
• Terasic　DE10-Nano DE10-Nano開発キット

MAX 10 †

• MAX 10 - Overview - Altera
• インテル® MAX® 10 FPGA 開発キット
• マルツパッケージ MAX10 FPGA入門基板 好評発売中です

• MAX 10 FPGAで学ぶFPGA開発入門
• もっと知りたい！ 「MAX 10 FPGA」

HDL †

Verilog HDL †

VHDL †

System Verilog †

• SystemVerilog の魅力 １ (基礎編)
• SystemVerilog の魅力 2 (活用編)

高位合成 †

• 高位合成とOpenCL
• 高位合成を使ってNESをFPGAで動かす

Vivado HLS †

• Vivado 高位合成

クラウド †

AWS EC2 F1 †

• FPGAを搭載した EC2 F1インスタンス – 一般提供開始
• 「AWS EC2 F1について、みんなでワイワイ調べる会」に参加した
• Amazon AWSがFPGA対応してしまった

WebFPGA †

• クラウドベースでFPGAプログラミング——FPGA開発環境「WebFPGA」
• WebFPGA: Rapid FPGA Development System

関連ツール †

計測器 †

• Analog Discovery 2 アナログ回路万能測定ツール
  • PCにUSB接続して、オシロスコープ／ロジック・アナライザなどとして利用できるツール
  • Windows, Mac OS, Linux に対応

OpenCores †

• OpenCores?とはユーザ登録すれば誰でも参加可能なオープンソースのIPの開発と普及のために作られたコミュニティ

• OpenCores - FPGAと論理設計

• OpenCores? VGA/LCD で検索