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FPGAマガジン(Interface 2017年8月号増刊) 【シリーズ一覧へ】

仕様の検討からFPGAへの実装,サンプル・プログラムの動作確認まで

FPGAマガジンNo.18

Googleも推す新オープンソースCPU RISC-Vづくり

FPGAマガジン編集部 編
B5判 144ページ
定価2,376円(税込)

2017年8月1日発行

2017年7月25日発売予定!

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 世の中に数あるオープンソースCPUの中から,本特集ではGoogleも推している“RISC-V”を取り上げてみます.
 RISC-Vのホームページ(https://riscv.org/)からダウンロードできるのは,RISC-Vの仕様書です.今回紹介するFPGAマガジン版RISC-Vは,この仕様書を元に筆者がスクラッチからVerilog HDLで書き起こした,オリジナルRISC-Vです.
 特集はまず解説編として,第1章ではRISC-Vを取り巻くさまざまな状況を整理してみます.現在のプロセッサがかかえる問題点や,RISC-Vがどのような背景から登場してきたのかなどを説明します.そして第2章ではRISC-Vのアーキテクチャについて,ARMやMIPSと比較しながら解説しています.
 いよいよ第3章からがFPGAへの実装編です.RISC-Vの実装には自由度があるので,どのような性格のCPUを実現するかをよく検討する必要があります.そして第4章で,MAX 10搭載MAX10-FB基板とArtix-7搭載Artyボードのそれぞれの評価ボードにFPGAマガジン版RISC-Vを実装し,第5章ではLチカや「Hello World」など,動作確認プログラムをコンパイルしてRISC-Vで動かしてみます.
 最後の第6章では,3×3の行列積演算処理の中の1つの積和演算を,一度に実行するカスタム命令をRISC-Vに追加してみます.シミュレーションでは,カスタム命令を使うことで10倍以上の高速化を確認できました.


目次

仕様の検討からFPGAへの実装,サンプル・プログラムの動作確認まで
特集 Googleも推す新オープンソースCPU RISC-Vづくり

[IoTの世界を制するか?]
懸念材料もあれど,今後の可能性を期待させるアーキテクチャ
プロローグ なぜRISC-Vが注目されるのか

[全体像を整理する]
登場の背景からRISC-V対応ソフトウェアの状況,FPGA向け実装例まで
第1章 これでスッキリ!RISC-Vを取り巻く現状

[MIPSそっくり?]
ARMやMIPSと比較すると見えてくる設計思想
第2章 初めてのRISC-Vアーキテクチャ

[CPU設計入門]
拡張命令にはどれを組み込むか,ハードウェアをどう構築するか…
第3章 俺々RISC-Vの仕様検討

[Verilog HDLでのCPU記述例]
5ステージ動作でベーシックなCPU設計の勉強にもなる
Appendix1RISC-VコアのHDL記述の実際

[安価な評価ボードで誰でも試せる!]
評価ボードMAX10-FB基板&Artyで動かす
第4章 俺々RISC-VのFPGAへの実装

[仕様書どおりに動作するか?]
このテストパターンをパスしないとRISC-Vとは言えない?!
Appendix2 RISC-V検証用テスト・プログラムによる動作確認

[まずはLチカから始めよう]
「Hello World !」表示から乗除算命令を使う演算テストまで
第5章 俺々RISC-Vのプログラム作成

[どんな命令を追加しようか]
3×3行列積演算を高速化するオリジナル積和演算命令
第6章 俺々RISC-Vへのカスタム命令の追加

[Ubuntu上に環境構築]
FPGA開発ツールやRISC-V用コンパイラのインストール手順
Appendix3 ハードウェア&ソフトウェア開発環境の構築

特集関連

[創ろう,拡げよう,設計者ネットワーク]
本邦初!RISC-Vトラックで5つの講演に注目
Design Solution Forumへのお誘い

高位合成ツールVivado HLS特設記事

[CPUが無くても楽々シーケンス制御]
高位合成ツールVivado HLSをI/Oデバイス制御回路の作成に活用する
ソフトウェアとして記述したCをハードウェアとして動かすには

最新技術

[HDMI表示にも対応!]
サンプル・デザインの入手先から開発環境の構築手順まで
Cyclone V SoC搭載 最新ボード“DE10-Nano”登場!(セットアップ編)

[無線帯域もワンチップで]
FPGAにRFクラスのアナログ・テクノロジを統合
ソフトウェア無線を実現するXilinx社のRFSoC登場

[Enpirion電源ソリューション]
低電圧化/大電流化に対応し,より高度な柔軟性を求められる最先端FPGA向け電源
高性能FPGA用電源の課題とディジタル制御電源のメリット

技術解説

[カメラ/LCDモジュールの接続で使われる]
スマートフォン内部で使われる高速インターフェースの定番!
MIPI PHY規格の概要

[Tバイトオーダの領域が使える]
Zynq搭載ZedBoard+Spartan-6搭載SATA接続FMC拡張ボードで試す
Linux上から大容量SATAストレージにダイレクト・アクセス!

[Altera社製デバイス活用編]
デジカメとしてもフォトフレームとしても使える
MAX10-FB基板対応拡張ボードで試すLCD&カメラ

[本家お墨付きのCPUコア!]
Linuxも起動できる本物MIPSコアの無償評価版が自由にFPGAに実装できる!
MIPS本家から登場 FPGA実装向けコア“MIPSfpga”を動かす

コラム

[参加型のFPGA勉強会]
FPGAコミュニティ探索記
FPGAディープラーニング実践懇親会

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