第2部 第 ご購入はこちら ARM FPGAならCプログラム用回路の自動生成もサクッ! 並列化すれば性能 UPUP! 5章 FPGA ターボ ON! 高速 Linuxコンピュータ 高前田 伸也，福岡 久和，山野 龍佑 イーサネット・ハブ DE1-SoC ZYBO イーサネット Cortex-A9 DDR3 メモリ Cortex-A9 DDR3 コントローラ L2 キャッシュ AXI ACP AXI GP ZedBoard ZYBO （a）全体構成…ARM FPGA搭載ボードを複数枚並べることが可能 アクセラレータ 図 1 ARM FPGA（Zynq）搭載ボードを複数つないだクラスタが 構築できるようにイーサネットで接続する 電源 イーサネット （b）定番 ZYBO ボード部分 写真 1 ARM プロセッサと FPGA が 1 チップになった Zynq 搭載 ボー ドを 1 枚から必 要に応じて ! … 今 回 作 っ た高 速 Linux コン ピュータ 最近，FPGA がプロダクトとして利用されていま す．ニ ュ ー ス で 話 題 に な っ て い る 検 索 エ ン ジ ン の Bing に使われているマイクロソフトのカタパルト， 他にも Baidu でもデータ・センタで FPGA が利用され ています．低消費電力を実現できる FPGA は電力が問 題視されているデータ・センタにマッチしています． しかし，Verilog HDL や VHLD によるハードウェ 2016 年 12 月号 ア合成は開発コストが高いです．けれども，より抽象 度を上げて C/C ＋＋などで設計を可能にするツール （高位合成ツールという）がザイリンクスやインテル （旧アルテラ）によって開発されています．開発期間 削減につながるだけでなく，性能を出せるハードウェ アが得やすくなります．FPGA は以前より使いやすい ツールになっているのではないでしょうか． 今回は ARM プロセッサと FPGA が混在した Zynq （ザイリンクス）を搭載するボードを使ってクラスタ を構築し，複雑な計算の高速化を体験します（写真 1）． ハードウェア・アクセラレータの設計には，C 言語記 述から専用回路を作成できる無償ツール Vivado HLS を使います．アクセラレータを活用するための並列プ ログラミングについても紹介します． ARM FPGA コンピュータの構築 ● 1 枚から必要に応じて…クラスタ構成にする 今回構築するクラスタの構成を図 1 に示します．定 番 ARM FPGA ボード ZYBO の数は任意で，1 枚から でも試すことができます． クラスタに使用する計算ノードとして Digilent 社の ZYBO という評価ボードを利用します（写真 2）． 63
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