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

音楽

sigboost

ベンダー

Xilinx

Arty Z7

PYNQ

Zynq

Zybo

Intel(旧 Altera)

PAC D5005

Stratix 10

DE10

MAX 10

HDL

Verilog HDL

VHDL

System Verilog

高位合成

Vivado HLS

クラウド

AWS EC2 F1

WebFPGA

関連ツール

計測器


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Last-modified: 2020-05-31 (日) 20:55:44 (33d)