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NECがCPU-FPGA密結合デバイス用新通信方式を開発 (竹本達哉,...

NECがCPU-FPGA密結合デバイス用新通信方式を開発 (竹本達哉,[EE Times Japan])

CPU上のソフトウェア改変を不要に

 NECは2016年6月2日、CPUとFPGAを広帯域伝送路で接続した密結合プロセッサで、CPUとFPGA間の高速通信を実現するための開発時間を大幅に短縮できる「異デバイス共通通信方式」を開発したと発表した。

 CPUの高速ソフトウェア処理性能と、FPGAのハードウェアを書き換えられるプログラマブル性という2つの異なる特長を併せ持つデバイスを実現するため、FPGAがCPU上のデータに高速アクセスできるよう広帯域伝送路で結合させた「密結合プロセッサ」の開発が進められている。特に、センサー端末などから大量のデータを高精度に分析処理する必要があるIoT(モノのインターネット)向けサーバなどでCPU-FPGAの密結合プロセッサの導入が検討されている。

 CPU-FPGAの密結合プロセッサの高性能化でボトルネックとなるのが、両デバイス間の通信速度だ。その通信速度を高めるためには、FPGA上のハードウェアの開発とともに、CPU上のソフトウェアを改変しながら、性能をチューニングしていく必要があり、開発に長い期間を要してしまうという課題がある。

高速通信を短時間で開発可能に

 これに対し、NECの開発した「異デバイス共通通信方式」は、従来よりも開発時間を約50分の1に短縮しながら、CPU-FPGA間での通信を高速化する技術だ。

 新技術では、FPGAがCPU上のデータを直接読み書きさせることにより、CPU上のソフトウェア改変を不要にした。

 さらに、FPGAがCPU上のデータをまとめて読み込むことで、密結合プロセッサにおけるCPUとFPGA間の広帯域な伝送路を生かす技術を導入。処理により異なる通信データサイズおよび、要求性能に柔軟に対応してデータの通信単位を調整。さまざまなアプリケーションに対して高速化を可能にし、処理に合わせて性能チューニングを行う手間を大幅に短縮できるようにした。

半導体設計ツール「CyberWorkBench」と併用も

 NECは、異デバイス共通通信方式とともに、FPGA上のハードウェア開発時間を短縮できるNECの半導体設計ツール「CyberWorkBench」(サイバーワークベンチ)を使用し、IntelのCPU-FPGAを密結合した試作デバイスを用いた評価を実施。その結果、「CPU-FPGA密結合プロセッサ上でのIoTの高精度な分析処理の高速化に必要な設計時間を約50の1に短縮できた」(NEC)としている。


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