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テクノロジー

より安価でパワフルな FPGA 代替技術 25

ストーリー by reo
自己書き換え型チップ 部門より

ある Anonymous Coward 曰く、

「より安価で高速」という、新たな FPGA 的デバイスが登場した (Technology Review の記事、、本家 /. 記事) 。

このデバイスは「Tabula」という新興企業が開発したもので、FPGA よりもサイズが小さいためより低コストで製造できるのが特徴という。FPGA は自由に回路をプログラミングできるのが特徴だが、高価であるため量産製品に使われることは少なく、試作レベルで使われることが一般的だった。チップの集積度を上げるために三次元的に回路を構成する技術が開発されているが、まだ技術的には成熟していない。Tabula が開発したデバイスは Tabula の製品は「ABAX」と呼ばれており、毎秒 16 億回 (1.6 GHz) の頻度で回路構成を書き換えることができるというもの。回路を高速で切り替えながら駆動させることで、1 層の回路ながらあたかも 8 層の回路が積み重ねられているかのように動作するという。これによりチップのサイズを小さくでき、その結果価格が大幅に安くなるという。

FPGA 的デバイスが安価になれば、将来的には「ソフトウェアをアップデートするかのようにハードウェアをアップデートできる」デバイスも登場するのではないか、と期待されているようだ。

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  • by Anonymous Coward on 2011年04月19日 10時57分 (#1938908)
    on the fly のFPGA再コンフィギュレーションは昔からよくある技術.
    市販された古いものではAtmelの製品があったはずだし(10年以上前!)、XilinxやAtmelも一部対応を始めていたはず.
    他にもFPGAより大きいブロックを使った、リ・コンフィギュラブルを売りにした製品はある.
    この種の製品はツールのサポートがしっかりしてないと(しっかりしていても)設計が極めて困難.
    結局、誰でも使える・誰にでも売り込める製品ではないので、特定用途・特定メーカー向けにデバイス・メーカーの設計サポート込みで使われる専用デバイス化することになる.
    • by yosusuki (40683) on 2011年04月19日 11時13分 (#1938921)

      1.6GHzで回路構成が書き換わってしまうと各層で大した処理ができないんじゃないのかな?
      一つの画像に次々とフィルタを掛けるような処理には便利かもしれない。

      親コメント
      • by Anonymous Coward
        演算前にALUをその演算特化型に書き換えれば、すべての演算を前提にしたでかいALUが要らなくなって小さくできる、とかかな?
        素子レベルのタイムシェアリング、とか考えればいいのかな?
        • by Anonymous Coward

          組み込み系CPUからマルチメディア機能を抜いてずっと低消費電力化とかできるかも。
          必要になったらその時にDSPをでっち上げれば良いのだし。

          • by Anonymous Coward
            初期のバージョンではH.264にしか対応できないが、ファームウェアのアップデートでVC-1等に対応できるようになるとか?
    • 動作中に毎秒16億回回路を書き換えられることにより素子数を節約できるという話じゃないですかね?
      消費電力がスゴそうだけど。
      親コメント
      • by naruenosekai (13637) on 2011年04月19日 12時22分 (#1938964)
        ハードを使ったシミュレータが作りやすくなりそうですね。
        これでやれば、現在20MHzぐらいがやっとのプロセッサのエミュレートが格段に速くなるに違いない。
        親コメント
        • by Anonymous Coward

          あるときはMEGA-CD、またあるときはSS、はたまたあるときはDC・・・然してその実態は!
          みたいなゲーム機も作れるかも
          #需要ないかも

          • by Anonymous Coward
            …あえて「存在しなさげな方向」に需要を想定してるでしょ? m9(´・ω・`)
    • by Anonymous Coward on 2011年04月19日 11時59分 (#1938951)
      リ・コンフィギュラブルでは、ソニーが昔VMEってのを作っていましたね。
      今のウォークマンには載ってないのかな?

      http://av.watch.impress.co.jp/docs/20050510/vme.htm
      親コメント
  • by Anonymous Coward on 2011年04月19日 12時21分 (#1938963)
    >高価であるため量産製品に使われることは少なく
    確かに部品単価はASICより高いもののイニシャルコスト・改版コストははるかに安い。
    億単位の開発費を計上出来ないニッチな市場を狙う中小企業には部品単価より深刻な問題である。
    その為数百~数千(最近だと数万?)程度しか出ない高速処理を必要とする製品だとそれなりに使われる。

    逆に数千程度しか出さない高速処理が必要な製品の知名度が世の中の量産製品の中で低いとは言えるかもしれない。
    最近だとPT2のような既に6万以上出荷されているFPGA搭載製品もあるけれどかなり珍しい例であろう。
    • by Anonymous Coward on 2011年04月19日 14時46分 (#1939079)

      カシオのデジカメはASIC作るのが面倒なので
      DRPに近いリコンフィギュラブルFPGA使っています。

      デジカメにリコンフィギュラブルな頭脳を――カシオ「EXILIMエンジンHS」
      http://camera.itmedia.co.jp/dc/articles/1012/09/news035.html [itmedia.co.jp]

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    • by Anonymous Coward on 2011年04月20日 0時46分 (#1939379)

      もはや40nmとか65nmのプロセスでASICを作れる用途なんて限られてきて
      ます。初期費用が10億越える勢いなので、月に10万個とか100万個とか
      作らないと割が合わないし、そうでなければASICベンダーも話も聞いて
      くれないです。

      一方で初期費用をケチって0.18μmとか0.13μmあたりで作るくらいだったら、
      数や調達力にもよるだろうけど、同じ回路規模なら45nmのFPGAの方が単価が
      安くなったりすることすらあります。しかもマスクをつくって拡散を待つ時間
      もいらないし、多少のバグも怖くない(バグったってマスク作り直しにはな
      らないから)。

      ソフトウェアでコンフィギュレーションする仕掛けが入っていて、ソフトウェア
      のバージョンアップができるのなら、出荷後にだって回路のバグを取ることす
      ら可能になります。

      TimeToMarketという点でもFPGAの方が利点が大きいのです。

      親コメント
  • by Anonymous Coward on 2011年04月20日 10時24分 (#1939477)
    >将来的には「ソフトウェアをアップデートするかのようにハードウェアをアップデートできる」デバイス

    未来の話のようだけど5年以上前からあったようなぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁ。
    と気がすることだけにしておこう。
    おぉぉっっと書かない方が良かったかな。
    当時は計算スピードと定期的な仕様変更が必要だったんで仕方ないですよねぇ。
    • by Anonymous Coward
      昔にマルチメディアカードで、この技術を使ったものがあってだな、
      当時のPCのCPUとソフトではリアルタイム処理が不可能だった
      MPEG2のDECODE処理を行えて、さらに機能を追加出来ることが売りだったんだが
      やがて、CPUが支援命令を積んだり、速くなったり、GPUが動画支援機能を搭載するようになって
      そのままフェードアウトしていったけど・・・

      名前なんだっけかな~
      • by Anonymous Coward
        親コメの#1939477です。

        10年前に、ほぼ同一処理を行うのに汎用CPUと半導体のロジックとのクロック周波数
        に10倍以上の開きが有る事に驚嘆しました。

        ぐはぁっ...

        時間を早め過ぎるので、以下略
      • by Anonymous Coward
        Mpactのようなものは汎用DSPであってFPGAじゃないよ。
        • by Anonymous Coward
          親コメです。

          調べたらFPGAだったよ。
  • by Anonymous Coward on 2011年04月19日 11時33分 (#1938934)
    >FPGA 的デバイスが安価になれば、将来的には
    >「ソフトウェアをアップデートするかのようにハードウェアをアップデートできる」
    >デバイスも登場するのではないか、と期待されているようだ。

    まったくの門外漢なので、的外れなことを言うかもしれないですが。
    それってハードウェアのアップデートって言うんですかね?
    イメージ的にはファームウェアのアップデートでしょうか。
    だって根本的な性能が上がるわけではないんでしょう?
    動作周波数が上がるとか。
    • 機能を追加することができます。

      たとえば、今までは仕様が決まらなくて対応してなかった、新規規格に対応とか
      動画や画像、音声系の新フォーマットに対応とか、
      通信系の暗号・認証エンジンに新規アルゴリズムを追加とか
      そういった事が出来るようになる。
      親コメント
    • by Anonymous Coward on 2011年04月19日 13時32分 (#1939024)

      動作周波数を上げることも可能です。

      FPGAは回路の組み方・内部レイアウトで動作周波数の上限が変わります。
      もちろん外部から固定のクロックをぶち込んでいる回路構成では上がりませんが
      PLLやDLLを利用して可変にしておけば動作周波数を上げる事が可能な場合もあります。

      具体的には入力I/F(ClockA)→FIFO→内部回路(ClockB)→FIFO→出力I/F(ClockC)
      という構成を取り、そのうちClockBを内部PLL/DLLからのクロックを利用します。
      こうすることでClockAやClockCに影響なく内部動作を早めることが可能となります。
      場合によってはFIFOの容量を変更する必要があることに注意。

      実際にネットワークパケットの処理で一度この手を使った事があります。
      回路規模的に後から追加可能な変更だけどレイテンシが規格をわずかにオーバーする
      ような時に内部クロック(上の例だとClockB)をちょっと早めて対処した例です。

      親コメント
      • by Anonymous Coward
        #1938934のACです。
        なるほど、周波数も変えられるんですね。
        たしかに、CPUのオーバークロックとかできますしね。
        みなさんの話を聞いていると、私が思っているほど
        ハードウェアとソフトウェアの違いはハッキリしてない感じですね。
        将来は、数値計算のためにエンドユーザーがハードウェアをプルグラムする
        なんてことも一般的に行われるようになるんでしょうか。
        でも、やっぱり思うんですよ。
        プログラマブルに変更できるものがハードウェアっておかしくない?
        ぜんぜん固くないじゃんって。私の頭が固いのか...
        • 柔軟に組み替えられるハードウェアのイメージとしては、電子的に接続が変えられる学研の電子ブロック(これはアナログですが)のようなものを想像してみると良いかもしれません。
    • by Anonymous Coward
      根本的に高性能な回路に組み替えることが可能になります。
      • by Anonymous Coward
        高性能というより
        高効率な組み方に変更可能ってほうが
        わかりやすいかも

        微細化で高集積化は無理だけど
        AVXやCUDA非搭載CPU/GPUをアップデートして
        AVXやCUDA回路を構築するとかかな

        ただしその分、素子はCPUかGPUからいただくので
        必ずしもトータルで高機能にはならないかもだけど。。。

        オンデマンドで回路組み替えられば
        3Dゲーム時はGPU回路となり
        エンコ時はAVXやCUDAに変身できるような
        フレキシブル回路があったらいいなぁ

        # スーパーπ回路(既知桁数組込)に変身だぁ!
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※ただしPHPを除く -- あるAdmin

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