FPGAを始めるときの壁 - Ryuz's tech blog
FPGAをはじめてみたい 「FPGAという何やら面白いものがあるらしくて、使うとすごい計算やいろいろなデバイス制御ができるらしい。」 と、興味を持って頂ける方はそれなりにいらっしゃるのではないでしょうか？ 早速なんらかのHDLなる言語を勉強し、例えば SystemVerilog を少し勉強すれば下記のようなプログラムを書くことが出来ます。 入力ポート a,b から入ってくるデータをクロックサイクル毎に加算してc に出力するロジックのソースです。 module add ( input logic reset, input logic clk, input logic [31:0] a, input logic [31:0] b, output logic [31:0] c ); always_ff @( posedge clk ) begin if ( reset ) begin c <=
「作って学ぶコンピュータアーキテクチャ」の環境を再現するためのDockerイメージをリリースします - FPGA開発日記
「作って学ぶコンピュータアーキテクチャ」(いわゆるRISC-V + LLVM本)は書籍執筆時の状況と出版時のツールチェインの状況がかなり変わってしまっており、各所で迷惑をかけてしまっています。 確実にLLVMビルド + シミュレーションを行うために、ツールチェインを含んだDockerイメージをリリースします。 github.com 大きく分けて4つのイメージを用意しています。 ubuntu_2204 Ubuntu 22.04の環境を使用し、新しいRISC-Vツールを使用したDocker環境です 本書で説明している実行コマンド列と大きく異なっている場所があります LLVMリポジトリはコンテナ内にダウンロード済みです(コンテナ容量削減のためビルドは行っていません) 最終的なバイナリのみ必要な方向けです ubuntu_2204_onlyenv Ubuntu 22.04の環境を使用し、新しいRIS
半導体業界における「IP」とは何なのかを説明したい - FPGA開発日記
「RISC-V」という言葉が徐々にエンジニア界隈に普及し始め、技術界隈のニュースサイトだけでなく、一般的なニュースを扱うような新聞社の記事でも見かけるようになってきました。例えば以下のような記事です。 www.nikkei.com 半導体エンジニアではない人がこのような記事を書く場合、「設計IP」について正しい知識を持っておかないと、少しおかしなことになってしまいます。しかしこれは記事を書いている記者だけを責めることは出来ません。半導体設計業界はソフトウェア開発業界に比べて小さな業界で、プレーヤの数も少なく、ネット上にあまり情報も出てきません。時事ネタを速攻で記事に起こさないといけない新聞記者が「IPってなんだっけ？」「リスクファイブってなんぞや？」ということをいちいち厳密に調べてられない、ということも理解できます。 そこで、非エンジニア（というか非半導体産業の方）でも理解できるように、R
パソコンを回路レベルで自作する (Intel x86 IA-32)
～重要イベント一覧 (2019/06/22から)～ 06/22 作成開始 06/29 32bit加算だけ実行する状態機械が完成 07/17 UARTの送信機を作る 07/18 8bit加算ができるようになる 07/19 ModRM, SIB周りのアドレシングを作り込む 07/20 加算命令がIntel x86の仕様を完全に再現 07/25 加算以外の命令を、一気に48個作る 08/13 Hello Worldが動いた (writeシステムコールの作成) 08/21 自作CPU上で自作OSが動いた 08/27 自作CPU上の自作OSにシェルを実装 09/21 自作CPU上の自作OS上でテトリスが動いた
インテル、Google、マイクロソフトらが高速インターコネクトの新規格「Compute Express Link」（CXL）を発表。GPUやFPGAなどを活用するための業界標準へ
インテル、Google、マイクロソフトらが高速インターコネクトの新規格「Compute Express Link」（CXL）を発表。GPUやFPGAなどを活用するための業界標準へ インテルやGoogle、マイクロソフト、シスコ、HPE、Dell EMC、アリババ、ファーウェイらは、CPUとメモリやGPU、FPGAなどを高速に接続するインターコネクトのオープンな新しい業界標準規格「Compute Express Link」（CXL）を発表。あわせてCXLを推進するためのコンソーシアムを立ち上げました。 コンピュータで画像処理や機械学習などさまざまな種類のワークロードが実行されるようになるにつれて、すべての演算処理をCPUで行うのではなく、ワークロードの種類に合わせた得意分野を持つGPUやFPGAなどに演算を任せるケースが今後さらに増加していくと考えられています。 CXLは、こうしたGPUやF
FPGA超入門 - 仕組みと開発方法 - ジャズとエンジニア
私はFPGAの専門ではありませんが、数年前から仕事でFPGA開発の依頼を受けるようになりました。周りに経験者もほとんどおらず試行錯誤しながらなんとか幾つかの依頼をこなしてきましたので、超初心者目線でFPGAの仕組みと開発方法に関してまとめてみます。 FPGAとは 集積回路の中のFPGA FPGAの仕組み FPGAの開発 FPGAの開発環境 論理回路の記述 論理合成、ピン割り付け、配置配線、ダウンロード おわりに FPGAとは FPGAとはField Plogrammable Gate Arayの略で、現場でプログラム可能な論理回路のことです。 簡単な論理回路であれば半田ごてと汎用ICを使って開発をすることもできますが、 大規模になると難しくなりますし、 一度作った回路を修正するのはとても面倒です。FPGAであれば何度でも書き換え可能で、ハードウェアを修正する必要もありません。 集積回路の中
東大のCPU実験で自作コア上の自作OS上で自作シェルを動かした話 - 旅する情報系大学院生
東大の情報科学科では3年の秋学期にCPU実験という、自分たちでCPU、コンパイラ、シミュレーターを作ってレイトレーシングを動かすことが単位要件の名物実験があります。僕らの班では12月初旬に単位要件を満たすCPUは出来ていたので、2/20にあった成果報告会までの間にIwashi班という自作CPU上でlinuxを動かすことを目標とした余興班を作ってこのエントリのタイトルにあるような結果に終わったのでその報告をしたいと思います。 コンテキストスイッチしている画像: 目次 目次 対象とする読者 自己紹介 できたこととできなかったこと 技術的な詳細 ISA よかったところ 悪かったところ 結論 ステート管理 Floating point UART 自作OS/Shellの仕様 動機 やること 実装方針 増えるレジスタ 増える命令 MMUの挙動 タイマ割り込みの挙動 iretの挙動 Kernelの実装
Linux OSからFPGAを透過的に利用する構想。文字列処理をCPUからFPGAへオフロードで10倍速になった研究結果をミラクル・リナックスが発表
Linux OSからFPGAを透過的に利用する構想。文字列処理をCPUからFPGAへオフロードで10倍速になった研究結果をミラクル・リナックスが発表 プロセッサ内部のロジックをソフトウェアで動的に書き換えることができるFPGAは、アプリケーションごとにロジックを最適化できるため、x86などの汎用プロセッサよりも高速かつ効率的なアプリケーションの実行が可能になると注目されています。 特に、今年の1月にインテルがFPGA大手のアルテラを買収し、XeonにFPGAを統合するという将来計画を発表してから、FPGAへの注目度はさらに高まっています。 しかしいまのところ、FPGAをアプリケーションから利用するには、ロジックを開発ツールなどを用いてFPGAに書き込み、それをデバイスドライバを経由してフレームワークなどを通じて利用するというものになります。 これをもっと簡単にしようという構想を明らかにした
Microsoftがサーバーにプログラム可能なチップ(FPGA)を搭載する「Project Catapult」を展開中
FPGA(現場で書き換え可能なゲートアレイ)のクラスターで構成されたマシンはデュアルコアCPU2000個分に匹敵する性能を発揮するという話があります。MicrosoftもFPGAには目を付けていて、サーバーにFPGAを搭載する「Project Catapult」を推し進めていて、実際にBingやMicorosoft Azureがこの力に支えられています。 Project Catapult - Microsoft Research https://www.microsoft.com/en-us/research/project/project-catapult/ Microsoft's Internet Business Gets a New Kind of Processor | WIRED https://www.wired.com/2016/09/microsoft-bets-futu
インテル、プログラマブルなLSI「FPGA」大手のアルテラ買収を発表。XeonにFPGAを組み込む計画も表明 － Publickey
インテル、プログラマブルなLSI「FPGA」大手のアルテラ買収を発表。XeonにFPGAを組み込む計画も表明 米インテルは、米アルテラの買収を発表しました。買収額は約16.7ビリオンドル（167億ドル、1ドル120円換算で2兆40億円）で、支払いはキャッシュで行われると説明されています。 アルテラは「FPGA」の大手。FPGA（Field Programmable Gate Array）とは、チップ内部のロジックをソフトウェアによってあとから自由に書き換えられるLSIの一種。ロジックを書き換えることで従来のLSIよりも特定の処理を非常に高速に処理できるようになります。 XeonとFPGAを組み合わせた製品を投入する計画 インテルは同社のXeonプロセッサとアルテラのFPGAを組み合わせ、データセンターやIoT向けの市場へ投入する計画を明らかにしています。下記は発表から引用。 The com
ネット業界などでのFPGA化について - SANMAN
勉強を兼ね、Microsoftによる検索エンジンのFPGA化についていろいろ書こうと思う。 今回はバックグラウンドやらの話。 次回はMicrosoftの実装したシステムについてFPGAよりにいろいろ書きなぐる。 無駄に図も作っている。 ひとつ言えるのはソフトウェアエンジニアでFPGA方面きたきゃOpenCLガッツリやって趣味レベルFPGA設計やれ。 優秀な兵隊になれるぞ。 ネット企業などにおけるFPGAの用途 現状は2つ ・スループット重視型(大量データの処理) →機械学習 →テキスト検索 →画像検索 ・レイテンシ重視型 →HFT(High Frequency Trade) →RTB(Real Time Bidding) →CEP(Complex Event Processing) に利用されている。 クラウドサービスや巨大なネットサービスを実現するデータセンタでの ・画像認識 ・暗号化
FPGA・リコンフィギャラブルシステム研究の最新動向
3. Heterogeneous Computing Era OoO Core OoO Core OoO Core OoO Core L2 L2 L2 L2 L3 Cache DDR3 DRAM Multicore (Intel Corei7) L2 Cache GDDR5 DRAM GPU (NVIDIA GeForce) DDR3 DRAM Manycore (Intel Xeon Phi) DDR3 DRAM FPGA (Xilinx Virtex-7) 2015-03-11 Shinya T-Y, NAIST 3 4. FPGA (Field Programmable Gate Array) n 中身を改変可能なLSI (PLD: Programmable Logic Device) l 設計者が独自のデジタル回路を形成することができる l 対してCPUやGPUはFLD
マイクロソフトはどうやってBingをFPGAで実装したか - Qiita
Deleted articles cannot be recovered. Draft of this article would be also deleted. Are you sure you want to delete this article? ドワンゴがニコ動の画像配信向けにFPGAエンジニアを募集したり、マイクロソフトはBingをFPGA実装したり、Baiduもディープラーニングの高速化にFPGAを導入したりと、なんだか世の中急にハードウェアくさくなってきた。IoTとは違う意味で。 金融分野ではすでにCPUでは遅すぎてFPGAによるナノ秒単位の株取引が行われているって記事を書いたのは2年前だけど、ここ数年はIntelのCPUのクロックもあまり上がらなくなってきたし、Fusion-ioやNetezzaといった大手御用達のハイエンド鬼速ストレージも、フタを開ければ中身はすでにF
「データセンター分野を狙う」、64ビットARMコア搭載のFPGAをAlteraが投入へ
FPGAベンダー大手の米Alteraは、2014年頃に出荷予定の同社のハイエンドFPGA「Stratix 10 SoC」に、英ARMの64ビットCPUコア「Cortex-A53」を採用すると発表した。CPUコアを搭載する同社の「SoC FPGA」シリーズとして初めて64ビットプロセッサを採用した。 用途としては、データセンターのサーバーにおける検索処理やデータマイニングのアクセラレーション、ネットワーク機器におけるビットレベルでのパケット処理などに向ける。CPUでのソフト処理からFPGAでの論理処理に置き換えることで計算能力を高めるほか、データセンターの電力効率も向上できる。 Stratix 10 SoCは、クアッドコアのCortex-A53、浮動小数点演算向けのDSPコア、ユーザーロジックを搭載するFPGA部から成る。いずれの用途でもサーバーやネットワーク機器本体にホストとなるIAなどの
FPGAによる実践的な開発
実際にHDL（ハードウエア記述言語）を使ってFPGAの回路を組んでみると、ソフトウエアとは全く違った考え方が必要になることがわかります。HDLによる記述でアルゴリズムを実装するのは、自分で状態マシンを作らないとならないなど、コードが煩雑になってしまいます。また、アルゴリズムが正常かどうかを確認するにも、信号を見ながらのデバッグは現象が追いにくく、効率が良くありません。 多くの場合、FPGAにおいて高速な動作が必要な部分は限られています。データの入出力やデータの振り分けなどではあまり速度が求められないこともあります。現実的なFPGAの開発では、いくつかの手段の助けを借りるのが効率的です。簡単に紹介していきましょう。 IPコア 回路を記述する際に、すべての回路を自分で設計するのは大変です。特に、メモリーコントローラやネットワーク、実数計算など、プロトコルや手順が決まっていて品質が求められる回路
文字通り「ネットワークがコンピューター」な金融HFTでのFPGAの使われ方 - スティルハウスの書庫の書庫
ここのところ重度のFPGA中二病にかかってしまい、冬休み中もDE0ざんまいな日々。気になっていた金融のHFT（high frequency trading：大手投資銀行等がμ秒単位の超高速で株式等を売り買いしてる恐ろしい市場）におけるFPGA利用状況について、HFT Reviewにこってりしたレポート（HFT業界のベンダー各社にインタビューしたもの）が載っていたので、勢い余って面白かった部分を超訳してしまった。 元ネタはこちら： FPGA & Hardware Accelerated Trading, Part One - Who, What, Where and Why? FPGA & Hardware Accelerated Trading, Part Two - Alternative Approaches FPGA & Hardware Accelerated Trading, P
FPGAが百万分の一秒単位で超高速に自動で株を売買して稼ぐSFのような現在 - OUYA ! Oh, Yeah !
文字通り「ネットワークがコンピューター」な金融HFTでのFPGAの使われ方 最近の株取引はコンピューターによって自動化されていて、それどころか自動売買システムのサーバーの手前のネットワークスイッチ内部のFPGAが超低遅延に演算を行なってネットワークスイッチ内で市場データのパケット解析から売買の判断、売買指令のパケット送出までを完結させているそうです。 つまり、情報がサーバーに届く前にすべて完了している！？？？誰もいないところでコンピューターが静かに百万分の一秒単位でお金をジャラジャラとかすめ取り続けている？！！？ まるでSFですね。でもこれが今の現実だそうです。 なぜネットワークスイッチ内で売買を完結させているかというと、スイッチを中継してサーバーにパケットを送ってOSがパケットを処理してCPUで動くプログラムが判断してその逆をたどって・・・とやっていると、下手するとミリ秒単位の遅
CPUはオワコン - きしだのHatena
FPGAでCPUを組んでると、フェッチ部やデコーダ部で足し算や掛け算をしようとして、そんなことしたらCPUの意味ないなーと思ってしまうことがありました。 で、よく考えたら、FPGAでロジックを組むならCPUの意味はないんです。 だいたい、ひとつの処理実行するのに何クロックかかってんですか！と。 CPUでは、計算効率をよくするためにパイプラインという仕組みが使われています。 最近では、18段とかのパイプラインもあるようです。 ここで、18段のパイプラインのうち、実際に計算を行うのは2段か3段だったりします。残りの15段くらいは、命令や計算結果を読んだり書いたりしているだけです。 このパイプラインも、ほとんどはメモリの読み書き、それも命令の読み込みに多くが使われます。 であれば、CPUにしなければ、18段全部計算に使えるんじゃね？という話になりますね。 決まりきった計算を行うのに、いちいちメモ
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増え続ける情報に対応するためのFPGA基礎知識
Moving computation to the data (1)
