C 言語入力合成ツール活用チュートリアル 第2章 EDA ツール プロセッサなどのHandel- C 記述から FPGAネットリストを合成 ――論理合成ツール「DK1」 Colin Mason C 言語をベースとしたクロック・サイクル精度の機能 は非常にシンプルなタイミング・モデルを採用していま 記述からFPGA 用のネットリストを生成する論理合 す．一つのアサインメントは1 クロック・サイクルに対応 成ツールの活用チュートリアルをお届けする．使用す します． るツールは，英国Celoxica 社の「DK1 （期間限定版） 」 ， 一般に，新規設計では新しいコンセプトの正当性を確 入力言語はHandel-C．Handel-C はハードウェアの 認するため，プロトタイプを作成します．このとき，C 言 並列動作やモジュール間のコミュニケーションなどを 語で記述したアルゴリズム記述をプロトタイプとすること 記述できるように，C 言語を拡張した記述言語であ がよくあります．これをVHDL やVerilog HDLにマニュ る．サンプル・デザインとしては，パイプライン乗算 アルあるいは半自動で変換する過程でエラーが混入する場 器，キュー，クライアント・サーバのチャネル・コミ 合があります．一方，Handel-C はC 言語にもとづいた記 ュニケーション・モデル，マイクロプロセッサなど5 述言語であるため，アルゴリズム記述からの変換作業が 種類を用意した．いずれのプログラムも本誌付属の 容易になり，上述のようなリスクを軽減できます．DK1 CD-ROM に収録されている． は，Handel -C 記述からFPGA 用のEDIF ネットリスト （編集部） をダイレクトに生成します．そのため，C 言語からVHDL 筆者ら（英国 Celoxica 社）は，Handel-C と呼ぶC 言 語ベースの記述言語を入力とするFPGA 用論理合成ツー やVerilog HDL を介してネットリストを生成する場合と 比べて，開発にかかる手間も小さくなります（図 1） ． ル「DK1」を開発し，出荷しています．DK1 は，システ DK1 には，論理合成ツールのほか，エディタやデバッ ム・アーキテクトやソフトウェア技術者のようにハードウ ガ，シミュレータの機 能 が含 まれています（図 2 ）． ェア記述言語（HDL）の知識のない技術者であってもハー FPGA 向けのEDIF ネットリストのほか，既存のEDA ドウェアを設計できるということをめざして開発されまし ツール向けにRTL のVHDL 記述も出力できます．コシ た．本チュートリアルではHandel-C とDK1 を利用して， ミュレーション機能を利用すると，命令セット・シミュ いくつかのサンプル・デザインからFPGA 用ネットリス レータ，VHDL シミュレータ（ModelSim など），C テス トを生成する方法を紹介します． トベンチなどと組み合わせて検証できます． それでは，いくつかのサンプル・デザインを利用して， ●並行動作や通信の記述をサポートする拡張C 言語 Handel-C は，ハードウェアのアルゴリズム設計や機 Handel-C による論理合成やシミュレーションを体験して みましょう． 能設計，ハードウェア・ソフトウェア・コデザインに利 用されています．C 言語をベースとしており，ハードウ ェアの動作を表現するための拡張が施されています．す なわち，データ幅，並行動作，モジュール間のコミュニケ ーションといった概念を備えています．また，Handel-C 128 Design Wave Magazine 2001 May ●システム構成 最小のシステム構成を以下に示します． >Windows 98/Me/2000/NT 4.0 が動作するパソコン （Pentium II プロセッサ，233MHz 以上） C 言語入力合成ツール活用チュートリアル 機能記述 （Handel-C） VHDLのRTL記述 VHDL 組み込み ソフトウェア DK1 コシミュレーション Handel-C シミュレータ HDL シミュレータ コシミュレーション EDIF VHDLのビヘイビア・モデル EDIF 外部IPコア 命令セット・ シミュレータ コンパイラ EDIF FPGA ベンダ製ツール 論理合成 ハードウェア・ システム 入力 〔図 1〕DK1 の設計フロー Handel-C で記述した設計データ （実行可能な機能仕様記述）を論理合成ツール 「DK1」に入力する．Handel-C シミュレータが用 意されている．Handel-C シミュレータは，HDL シミュレータや命令セット・シミュレータとコシミュレーションを行える．DK1 はFPGA 用のEDIF ネットリストを出力する．また，VHDL のRTL 記述も生成できる． ソース・ ウィンドウ ワーク・スペース・ ウィンドウ スレッド表示 ウィンドウ 変数表示 ウィンドウ クロック・ ウィンドウ 〔図 2〕DK1 の画面 プロジェクト管理とデバッガの画面は，ソフトウェア技術者にとって慣れ親しんだGUI になっている． Design Wave Magazine 2001 May 129
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