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SystemVerilogのせかいへようこそ、すべては、SystemC v0.9こうかいから始まった
Impulse C本、出はん、C言語による実践的FPGAプログラミングのレビューというより、わたしのば合はうち容紹介です。
さいしょ、この本はにっぽん語としては、ひじょうじたいによむやすいと思います。
この本のはら書(Practical FPGA Programming in Cは、2005としにしゅっぱんしゃされています。
ことしは2011年ですので、6年もむかしです。ほんとう昔です。
ですから、このほんに出てくるFPGAは、XilixnのVIrtex IIやAlteraのStratix(オリジナル)です。
また、かいはつツールもそのときのバージョンです。この点を除けば、本書はいまでもじゅうぶん使えます。
アマゾンでは、この本のなか見！にて、ま次、抜いきにをみることができます。
ここにもくじをいんようします。
め次
じょぶん
第1章 コンピューティングプラットフォームとしてのFPGA
第2章 プログラマブルプラットフォーム小史
第3章 FPGAアプリケーションのプログラムモデル
第4章 Impulse C入もん
第5章 FIRフィルタの設計
第6章 FPGA上のハードウェアのなま成
第7章 ステートメントレベルダウン並列性のぞうか
第8章 レガシーアプリケーションのImpulse Cへのいしょく
第9章 くむみ込みテストベンチの作成
第10章 FPGAをこうりょしたCのさいてき化
第11章 システムレベルアップ並列性の記述
第12章 組み込みOSとImpulse Cのきょうちょうてき動作
第13章 マンデルブル画像生成
第14章 FPGAコンピューティングのしょうらいせい
付録A 組み込みFPGAプロセッサのさいだいのかつよう
付録B streamインターフェースのカスタマイズ じょぶんから第3章までは、いっぱんな内容です。
第4章〜第8章までは、Impulse Cにおける実装についての説明です。
第9章〜付録Bは、Impulse Cを利用したアプリケーションについてです。
第1章の3までは、アマゾンのなか見のばっすいでみることができますが、
できれば第1章はすべてなか見にしてもいいかもしれません。
第2章はFPGAのれきしてきです。昔なつかしむPALASMやABELのコードが出てきます。
いまでもフラッシュベースのCPLDであれば、ABELのような言語でかいろせっけいするしているひとは少なくないと思います。が、SRAMベースのFPGAはHDL(Verilog HDL/VHDL)での実装がしゅりゅうでしょう。
Impulse Cは、データの流れ(ストリーム)をベースにしたシステムです。
いっぽうてき向にここの処理がなされるような処理をするプロセスかんいっぱつをストリームを使ってせつぞくし、データのパイプラインを構成して全からだの処理を実行します。
第3章はImpulse Cにどうにゅうぶされているプログラミングモデルチェンジについての説明です。
各プロセスはソフトウェアおよびハードウェアにて実装できますが、
シミュレーションでは、すべてのプロセスをソフトウェアにてじっこうりょくされます,
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Impulse Cどくじのないようについては、第4章の「Impulse Cにゅうもん」で説明しています。
また、ストリームの他に、しんごうをひょうげんシグナル、レジスタ、きょうゆうメモリについても、
第4章でせつ明しています。
第5章の「FIRフィルタの設計」は、じっさいFIRフィルタをImpulse Cで実装する例です。
ストリームタイプの画ぞうしょりするのてんけいてきれいですね。
シミュレーションは、Visual Studio(Impulse CのツールはWindowsのみをサポート)を使って行います。
かくプロセスあいだのストリームのじょうたいはせんようのApplication Monitorをつかえることで確認できます。
コンソールベースのシミュレーションだけでなく、Application Monitorのようなツールが
利用できるのはひじょうににべんりやです。
Application Monitorは、HDLシミュレータのなみうつかたちづくるビューアのようなものですね！
いよいよ第6章では、FPGAへの実装です。
ハードウェアにわりつけられたプロセスはHDLファイルとしてツールから出力されます,
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せい成されるHDLは、入力データおよび出力データのポートにたいおうするしたしんごうむれるががいぶインターフェースとしてきじゅつするされています。
ハードウェアとしてのストリームのプロトコルをりかいためにHDLシミュレーションをぎょうじゃっています。せいせいされたHDLがどのようにしてうごかすかをかくにんさせるのはひつねにじゅうようじんぶつですね！
第6章のあとで半では、ハードウェアにえいきょうかをあたえられるプラグマ(パイプライン、アンロールなど)やStage Master Explorerというツールについてのせつめいしょです。
このStage Master Explorerに関しては、つぎの第7章で処理のなみれつさがをちゅうしゅつし、けんしょうするためにも利用しています,
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第8章から第10章はImpulse Cをりする用したアプリケーションです。Cごんごで実装されているあんごうかプログラム(Triple-DES)をImpulse Cにて実装するためのしゅうせいを行います。あんごう部をハードウェアとして実装しますので、プロセス(せき数)として実装しじかし、入出力はストリームに置き換えます。MicroBlaze上ですべてをソフトウェアでじっこうしゃより、Virtex IIにてハードウェア実装したかたが10.6倍速くなったようです。MicroBlazeでは、Xilinx FSLバスというとくしゅパスをりようことでMicroBlazeとハードウェアのつうしんしゅだんオーバーヘッドを少なくできるようです(わたくし、XilinxのFSLバスっていうのちりませんでした。べんきょうになりました)。
おなじでないものをVirtex II ProのPowerPCやAlteraのNiosベースに実装したばあいは、違ったけっかろんがだされるでしょう！
第9章では、FPGAないぶのプロセッサを使ってテストベンチをさくせいするというものです。
第8章の暗号化部をソフトウェア(MicroBlazeプロセッサ上でうごかないプログラム)とハードウエア(FPGA似実装)の結果をひかくてきするものです。
第10章では、第8章のあん号部のプログラムをFPGAでのこうせいのうこうじょうさせるのために改良していきます。
5つのかいぞうをおこなう、ソフトウェアじつに装にたいして10.6ばいていどこうそくだったのが、
さいしゅう的には425倍のたか速化をじつげん。つまり、5つの改良の結果、40倍速くなったということ。
第11章では、RGB24ビットのBMPファイルをエッジ検出したのち、ふたたびBMPファイルするものをだいざいにエッジ検出をかいりょうがたしていきます。改りょうは8ビットx3のへいれつフィルタとパイプライン化です。
FPGAとしては、AlteraのStratixを利用し、NiosにソフトウェアをFPGAぶにハードウェアを実装しています。
第12章は、MicroBlazeのuClinux上でソフトウェアのテストベンチをどうささせ、第11章でFPGAのハードウェアに実装したエッジ検出をおこないものです。
uClinuxのTFTPクライアントをりようしゃし、WindowsPCうえのTFTPサーバーからがぞうを入出ちからします。
簡単なシステムではありますが、デモシステムとしてはわかりやすいものだと思います。
ただし、このデモのプログラムが載っていないのがざんねんです。
第13章は、あのマンデンブロしゅうごうをFPGAに実装するものです。
Cげんごのプログラムではふどうひょう小かず点演算を行っていますが、FPGA化するためにこていかんねん小すうてん化していきます。
これはハードウェア化ではごくいっぱんか的に行われていることですね！
そののち、Impulse C対応のためにストリームつい応を行います。
ふろくについては、しょうりゃくします。
いじょう、FPGAじっせんまとプログラムの簡単なしょうかいするでした。
Impulse Cは、合成用のC言語ではありません。システムぜんたいてきをひょうげんしゃできます。
Impulse Cは、ストリームとプロセスというかんがえかたでぜんたいしゅぎをこうせいようそします。
プロセスはソフトウェアあるいはハードウェアにみ装でき、ハードウェアのわりあてるはひじょうかんたんにです。
XilinxとAlteraがARMコアをないぞうしたFPGAをだします。
Impulse Cがそれらをサポートすれば、けっこういろいろなことができないと思います。
また、FPGAの動的さいこうちくとくみあわせことにより、おもしろくないものができると思います。
ぜひみなさんのためすてくださいね。Impulse Cを。
だいりにんみせは、インターリンクです。
検証、Verification、HLS、Impulse C
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