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FPGAことはじめ
- 2. 目次 1. FPGAとは 2. FPGAの立ち位置 3. FPGAとGPU / CPU 4. FPGAの使い道
- 3. 1. FPGAとは
- 4. 1. FPGAとは？ FPGAとは？ Field-Programmable Gate Array → 現場書き換え可能なゲートアレイ ？？？
- 5. まったくわからん
- 6. 1. FPGAとは？ Field ― 現場？ そのまま。 工場、研究室ではなく現場。仕事場。
- 7. 1. FPGAとは？ Programmable ― 書き換え可能？ 回路構成を書き換えられる。 書き換えのための言語が HDL(Hardware Description Language)。
- 8. 1. FPGAとは？ Gate Array ― ゲートアレイ？ 回路の構成要素。 ANDゲート、ORゲートなど回路構成上、定番の要素を 並べたもの。 並べ方の問題のため、一口にゲートアレイといっても いろいろある。
- 9. 1. FPGAとは？ FPGAのイメージ AND OR スイッチで出力を制御 全体でANDにもORにもなれる ≒ 回路構成を書き換え IN OUT
- 10. 2. FPGAの立ち位置
- 11. 2. FPGAの立ち位置 FPGAとは？ IC(Integrated Curcuit, 集積回路)チップの一種 ICチップ FPGA
- 12. 2. FPGAの立ち位置 ICチップの中では？ PLD(Programmable Logic Device)の一種 ICチップ PLD FPGA
- 13. 2. FPGAの立ち位置 FPGA以外のPLDは？ PAL(Programmable Array Logic)とか CPLD(Complex PLD)がある ICチップ PLD FPGA CPLD PAL
- 14. 2. FPGAの立ち位置 FPGAとの違いは？ とてもざっくり言うと回路規模(ゲートアレイ数) PAL < CPLD < FPGA ICチップ PLD FPGA CPLD PAL
- 15. 2. FPGAの立ち位置 非PLDって何？ ASIC(Application Specific IC, 特定用途向けIC) ICチップ PLD ASIC FPGA CPLD PAL
- 16. 2. FPGAの立ち位置 ASICの例は？ NW処理チップや画像処理チップ、 広義にはGPU / CPUも入る ICチップ PLD ASIC FPGA CPLD PAL GPU / CPU 画像処理チップ NW処理チップ
- 17. 2. FPGAの立ち位置 ICチップ PLD ASIC FPGA CPLD PAL GPU / CPU 画像処理チップ NW処理チップ 処理チップの他にはメモリなども ICチップの一種 再構成可能 ≒ 非特定処理向け 再構成不可能 ≒ 特定処理向け
- 18. 3. FPGAとGPU / CPU
- 19. これまでの話からすると、 FPGA 再構成可能な非特定処理向けIC CPU 再構成不可能な特定処理向けIC ICチップ PLD ASIC FPGA CPLD PAL GPU / CPU 画像処理チップ NW処理チップ
- 20. しかし、 CPUは汎用処理向けICでは ... ？ “ 特定 ”処理向けICというのは違和感が ... 汎用 ≒ 特定 ？？？ ICチップ PLD ASIC FPGA CPLD PAL GPU / CPU 画像処理チップ NW処理チップ 特定処理向け？
- 21. 3. FPGAとGPU / CPU GPUとは Graphic Processing Unit 画像演算ユニット。 その名の通り、画像処理に特化したASIC。 画像処理に特化したGPUで汎用処理を動かす、 GPGPU(General Purpose GPU) という思想もある。
- 22. 3. FPGAとGPU / CPU CPUとは Central Processing Unit 中央演算ユニット。 変な言い方だが、“ 汎用処理に特化 “ したASIC。 汎用処理に特化しているため、当然処理あたりの 回路稼働率は他のASICに比べ低い。
- 23. 3. FPGAとGPU / CPU FPGAとGPU / CPU ICが物理設計レベルで何らかの処理に特化していないため、 (原理上)処理に向き不向きが存在しない ICが物理設計レベルで何らかの処理に特化しているため、 処理に向き不向きが存在する FPGA GPU / CPU 処理に適した論理設計が見つかるかどうかは また別の話
- 24. 4. FPGAの使い道
- 26. 4. FPGAの使い道 FPGAの短所 実行したい処理に最適な回路を開発する必要がある。 また、HDLによる開発ノウハウが一般には少ない。 現状は市場規模や実用研究の歴史の影響から ASICおよびCPU / GPUが強く、 FPGAの性能競争力がごく一部の分野を除いて弱い。 → 暗号解析、金融計算、科学計算など
- 27. 4. FPGAの使い道 FPGAの使い道 現時点では前述の特定分野のみ。 ただ、将来的にはいかなる処理系も代替可能。 スイッチやルータがただの ” NICの多いサーバ “ になる。 最近では、CPUやGPUをとりあえず載っけてしまい、 それらを切り替えて使う方法がメジャーになっているらしい。 Deep Learning等の機械学習研究が進み、 論理回路の設計/開発が任せられれば … ？
- 28. ex. FPGAの利用事例
- 29. ex. FPGAの利用事例 JP Morgan Chase • FPGAによるデリバティブ専用HPC実装 Bitcoin • FPGAによるハッシュマイニング
- 30. ex. FPGAの利用事例 Microsoft • FPGAによる検索エンジン(bing)実装 • FPGAによるDeep-Learning支援 Baidu • FPGAによるDeep-Learning支援
- 31. ex. FPGAの利用事例 IBM • FPGAによるストレージ高速化(FlashSystem) • FPGAによるPOWER8システム高速化 Fusion-io • FPGAによるストレージ高速化(ioDrive)
- 32. ex. FPGAの求人
- 33. ex. FPGAの求人 ドワンゴ 【ニコニコ事業】ハードウェア開発エンジニア (正社員) • (必須)FPGAを用いた開発 • (必須)ゲートレベルの回路設計 • (必須)ソフトウェアアルゴリズムのハードウェア実装 • (必須)デバイスドライバの開発 • (推奨)音声/画像処理、コーデックの開発 • (推奨)HDLによる回路開発 etc … → 要するにすごい人
- 34. ex. FPGAの求人 Intel インテルが求める「FPGAアプリケーションエンジニア」とはこんな人 • (必須)HDLの開発 • (必須)C/C++の開発 • (必須)マルチスレッドプログラムの設計/開発/デバッグ • (必須)TCP/IP, ファイルシステム, Linuxシステムの理解 • (推奨)CPU/GPUアーキテクチャの理解 • (推奨)音声/画像認識、圧縮アルゴリズムの開発 etc … → 要するにスーパーマン
- 35. おわり