HES Proto-AXIインターコネクト

FPGAボードは、さまざまな分野やさまざまなアプリケーションで人気が高まっています。たとえば、ASICおよびSoCのプロトタイピング、高性能コンピューティング（HPC：High Performance Computing）のアルゴリズムの高速化、ハードウェアアクセラレーションコンピュータービジョン、株式市場での高頻度取引（HFT：High Frequency Trading）に使用できます。

通常、FPGAはスタンドアロンコンポーネントではありません。 むしろ、この記事ではホストと呼ばれる別のマシンで動作し、通信はHost-FPGAブリッジを介して行われます。

FPGAボードには、外部メモリ（DDR、QDR、RLD）や高速ネットワーキングインターフェイス（QSFPなど）など、アプリケーションでしばしば重要な役割を果たし、信頼性が高く堅牢コントローラを必要とするハードウェアリソースもあります。

ホストブリッジとペリフェラルコントローラーの設計は簡単な作業ではなく多大な時間がかかります（コア機能と革新的な機能の開発により多くの時間を費やした方がよい）。

これらのニーズに対処するため、アルデックは、すぐに使用できる完全な外部接続およびブリッジソリューションであるHES Proto-AXI™インターコネクトを提供します。HES Proto-AXIはAMBA AXI4バス規格に基づいており、外部ホストコンピューターまたは組込みARM Cortexホストとさまざまな種類のオンボードメモリコンポーネントを使用してFPGAのデザインを迅速に統合できます。標準化されたユニバーサルAXI4インターフェイスに加えて、HES Proto-AXIはソフトウェアとハードウェア間の高速DMAデータ転送を可能にする高帯域幅と低レイテンシリンクを備えています（PCI Express gen4での読み取り操作で10GB/s、書き込み操作で5.5GB/sのスループットに達します）。

HES Proto-AXIでは、複数のデザインモジュールまたはアルゴリズムアクセラレータを接続でき、AXI4メモリマップデバイスのマスターおよび/またはスレーブタイプの両方になることが出来ます。これらの全デバイスはHES Proto-AXIモジュールに含まれるAXIインターコネクトにより、相互およびオンボードメモリにデータを転送できます。

AXIインターコネクトのメモリマップは、アドレスリマッパーを使用して変更できます。また、HES Proto-AXI IPにはGPIOおよび割込み（INT）レーンが含まれており、非標準インターフェイスを実装したり、AXIプロトコルを使用せずに通知、ステータスまたは構成データをソフトウェアに転送したりできます。最大規模のデザイン、特に大規模HPCアプリケーションデザインでは、マルチFPGAおよびマルチボードのサポートに役立ちます。

主な機能と利点

• 広く採用されているAMBA AXI4標準に基づくホストおよび外部メモリインターフェイス
• GPIOおよび割込みは、AMBA AXIの基本機能を拡張
• PCI Expressベースの高スループットワークステーションホストタイプインターフェイス
• 低レイテンシおよび高スループットの組み込みホスト型インターフェース
• ARM Cortexプロセッサを利用した完全なワンボードプロトタイプおよびテストソリューション
• ソフトウェアドリブンのテストベンチやポータブルプロトタイプの構築が可能
• ホストおよびメモリインターフェイス実装のオーバーヘッドの削減
• マルチデザインモジュールまたはアルゴリズムカーネルの接続をサポート
• 1つのホストに接続された複数のFPGAと複数のHESボードをサポートするスケーラブルなソリューション
• C/C++およびPython開発者が利用できる使いやすいソフトウェアAPI

提供物

• HES Proto-AXI IPモジュール：
  • インターコネクトモードは、複数のAXIマスタおよびスレーブデザインモジュール、メモリ、ホストブリッジをサポート
  • ブリッジモードは単一のAXIスレーブデザインモジュールとホストブリッジをサポート
• C/C++およびPythonのソフトウェアAPI
• ソフトウェアAPIへのDPI-Cプロキシを使用したSystemVerilogのシミュレーションモデル
• ワークステーションホストタイプ用のLinuxおよびMS Windows PCIeドライバ
• 組込みホストタイプの組込みLinux
• 例とユーザーガイド