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「第3のコンピュータ」をソフトウェア志向で
使いこなすシステム設計環境
SWORDSフレームワーク
高瀬 英希
(京都大学)
研究対象:組込みシステムの設計技術
情報通信
メディア機器
情報家電
OA機器
産業機械
ロボット
自動車
航空機
研究対象:組込みシステムの設計技術
情報通信
メディア機器
情報家電
OA機器
産業機械
ロボット
私たちの生活を豊かにする
専用コンピュータシステム
自動車
航空機
研究対象:組込みシステムの設計技術
情報通信
メディア機器
情報家電
OA機器
産業機械
ロボット
私たちの生活を豊かにする
専用コンピュータシステム
組込みシステムの設計技術
システムの「作り方」を創る
自動車
航空機
組込みコンピューティングデバイス
設計容易性・柔軟性
開発製造コスト
性能・並列性
省電力性
プロセッサ
&
ソフトウェア
ASIC
(専用回路)
ハードウェア
組込みコンピューティングデバイス
設計容易性・柔軟性
開発製造コスト
性能・並列性
省電力性
プロセッサ
&
ソフトウェア
ASIC
(専用回路)
ハードウェア
FPGA
&
ソフトウェア
第3のコンピュータ:FPGA&SW
基本論理セルの組み合わせと配線の構成を
自由に変更できるデバイス
配線
論理
セル
論理
セル
論理
セル
論理
セル
論理
セル
論理
セル
論理
セル
論理
セル
論理
セル
第3のコンピュータ:FPGA&SW
基本論理セルの組み合わせと配線の構成を
自由に変更できるデバイス
論理
セル
論理
セル
論理
セル
論理
セル
論理
セル
論理
セル
論理
セル
論理
セル
論理
セル
設計次第で
どんなハードにも
なれ...
第3のコンピュータ:FPGA&SW
基本論理セルの組み合わせと配線の構成を
自由に変更できるデバイス
論理
セル
論理
セル
論理
セル
論理
セル
論理
セル
論理
セル
論理
セル
論理
セル
論理
セル
設計次第で
どんなハードにも
なれ...
プログラマブルSoC
プロセッサ+FPGA+通信バス
プロセッサ
通信バス
FPGA
HW
HW
SW
SW
SW
プログラマブルSoC
プロセッサ+FPGA+通信バス
プロセッサ
通信バス
FPGA
HW
HW
SW
SW
SW
ソフトは普通に
作れるかな,,,
ハードも作るの!??
どうしよう,,,
ソフトとハードは
どう通信させよう??
そんな時には??
何をしてくれるのか?
プロセッサ
通信バス
プログラマブルSoC
FPGA
SW
SW
SW
SW
アルゴリズムは
ソフトだけで記述する
何をしてくれるのか?
プロセッサ
通信バス
プログラマブルSoC
FPGA
アルゴリズムは
ソフトだけで記述する
HW
HW
インタフェース IF
レイヤ
ソフトから
ハードを合成する
SW
SW
通信経路も
合成する
オペレーティングシステム...
設計記述
C
HWタスク
C
コ
ン
パ
イ
ル
HWタスク
Verilog
HW
モジュール
SW
モジュール
資源情報
cfg
TOPPERS/FM
Pカーネル
SWタスク
C
ラッパータスク
C
IF情報(HW)
tclファイル
SWタス...
設計記述
C
HWタスク
C
コ
ン
パ
イ
ル
HWタスク
Verilog
HW
モジュール
SW
モジュール
資源情報
cfg
TOPPERS/FM
Pカーネル
SWタスク
C
ラッパータスク
C
IF情報(HW)
tclファイル
SWタス...
設計記述
C
HWタスク
C
コ
ン
パ
イ
ル
HWタスク
Verilog
HW
モジュール
SW
モジュール
資源情報
cfg
TOPPERS/FM
Pカーネル
SWタスク
C
ラッパータスク
C
IF情報(HW)
tclファイル
SWタス...
要するにSWORDSは?
ソフトの開発技術だけで
プログラマブルSoC上に
組込みシステムを
作れるようにします!
だからSWORDSは?
システム設計技術で
ソフト屋さん(とハード屋さん)の
システム開発を元気にします!!
まとめにかえて
LED-Camp4
組込みシステムの初学者・入門者のための合宿型教育実習
LED-Camp
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IPSJ-ONE 2016:「第3のコンピュータ」をソフトウェア志向で使いこなすシステム設計環境SWORDSフレームワーク

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IPSJ-ONE 2016の講演資料です.弾丸トーク5分で喋り切りました!
http://ipsj-one.org/

「システムを作る」のも楽しいけど,「システムの作り方を創る」のも楽しいよ!

Published in: Engineering
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IPSJ-ONE 2016:「第3のコンピュータ」をソフトウェア志向で使いこなすシステム設計環境SWORDSフレームワーク

  1. 1. 「第3のコンピュータ」をソフトウェア志向で 使いこなすシステム設計環境 SWORDSフレームワーク 高瀬 英希 (京都大学)
  2. 2. 研究対象:組込みシステムの設計技術 情報通信 メディア機器 情報家電 OA機器 産業機械 ロボット 自動車 航空機
  3. 3. 研究対象:組込みシステムの設計技術 情報通信 メディア機器 情報家電 OA機器 産業機械 ロボット 私たちの生活を豊かにする 専用コンピュータシステム 自動車 航空機
  4. 4. 研究対象:組込みシステムの設計技術 情報通信 メディア機器 情報家電 OA機器 産業機械 ロボット 私たちの生活を豊かにする 専用コンピュータシステム 組込みシステムの設計技術 システムの「作り方」を創る 自動車 航空機
  5. 5. 組込みコンピューティングデバイス 設計容易性・柔軟性 開発製造コスト 性能・並列性 省電力性 プロセッサ & ソフトウェア ASIC (専用回路) ハードウェア
  6. 6. 組込みコンピューティングデバイス 設計容易性・柔軟性 開発製造コスト 性能・並列性 省電力性 プロセッサ & ソフトウェア ASIC (専用回路) ハードウェア FPGA & ソフトウェア
  7. 7. 第3のコンピュータ:FPGA&SW 基本論理セルの組み合わせと配線の構成を 自由に変更できるデバイス 配線 論理 セル 論理 セル 論理 セル 論理 セル 論理 セル 論理 セル 論理 セル 論理 セル 論理 セル
  8. 8. 第3のコンピュータ:FPGA&SW 基本論理セルの組み合わせと配線の構成を 自由に変更できるデバイス 論理 セル 論理 セル 論理 セル 論理 セル 論理 セル 論理 セル 論理 セル 論理 セル 論理 セル 設計次第で どんなハードにも なれる!!
  9. 9. 第3のコンピュータ:FPGA&SW 基本論理セルの組み合わせと配線の構成を 自由に変更できるデバイス 論理 セル 論理 セル 論理 セル 論理 セル 論理 セル 論理 セル 論理 セル 論理 セル 論理 セル 設計次第で どんなハードにも なれる!! always@(posedge CLK) begin if (!RES) XOUT <= 0; else begin case (IN) 4'b0001 : TMP <= 1; 4'b0010 : TMP <= 5; 4'b1100 : TMP <= 7; default : TMP <= 0; endcase end end assign OUT = ~{REG[7:4], TMP[3:0]}; FPGA&SW= 高位合成で ソフト言語から ハードを合成 ハードウェア記述言語
  10. 10. プログラマブルSoC プロセッサ+FPGA+通信バス プロセッサ 通信バス FPGA HW HW SW SW SW
  11. 11. プログラマブルSoC プロセッサ+FPGA+通信バス プロセッサ 通信バス FPGA HW HW SW SW SW ソフトは普通に 作れるかな,,, ハードも作るの!?? どうしよう,,, ソフトとハードは どう通信させよう??
  12. 12. そんな時には??
  13. 13. 何をしてくれるのか? プロセッサ 通信バス プログラマブルSoC FPGA SW SW SW SW アルゴリズムは ソフトだけで記述する
  14. 14. 何をしてくれるのか? プロセッサ 通信バス プログラマブルSoC FPGA アルゴリズムは ソフトだけで記述する HW HW インタフェース IF レイヤ ソフトから ハードを合成する SW SW 通信経路も 合成する オペレーティングシステム SW SW IF レイヤ ハードをソフトと同じように 管理できるOSも提供する
  15. 15. 設計記述 C HWタスク C コ ン パ イ ル HWタスク Verilog HW モジュール SW モジュール 資源情報 cfg TOPPERS/FM Pカーネル SWタスク C ラッパータスク C IF情報(HW) tclファイル SWタスク C サービスコール 情報 cfgファイル SWORDSの全体像 構成記述 XML 論 理 合 成 IF 合 成 タ ス ク 解 析 高 位 合 成
  16. 16. 設計記述 C HWタスク C コ ン パ イ ル HWタスク Verilog HW モジュール SW モジュール 資源情報 cfg TOPPERS/FM Pカーネル SWタスク C ラッパータスク C IF情報(HW) tclファイル SWタスク C サービスコール 情報 cfgファイル SWORDSの入力あ 構成記述 XML 論 理 合 成 IF 合 成 タ ス ク 解 析 高 位 合 成 <conf> <device>Zynq</device> <os>fmp</os> <IFtype> <name>SAMPLE_BUS</name> <AXI>AXI4-Lite</AXI> <port>HP</port> </IFtype> <hw_task> <name>func1</name> <IFtype>SAMPLE_BUS</IFtype> <argument> <name>xxx</name> <IFtype>SAMPLE_BUS</IFtype> </argument> <parallel>true</parallel> </hw_task> </conf> int_t main () { a = func1(xxx); b = func2(yyy); c = a + b; } int_t func1(x) { … return val; } int_t func2(y) { … z = func3(y); ... return val; } C言語だけで システム設計を記述 デバイスと OSを指定 ソフト/ハード間の 通信方式を指定 ハード化する関数と 実行方式を指定タスク・セマフォ等の カーネル資源情報を記述
  17. 17. 設計記述 C HWタスク C コ ン パ イ ル HWタスク Verilog HW モジュール SW モジュール 資源情報 cfg TOPPERS/FM Pカーネル SWタスク C ラッパータスク C IF情報(HW) tclファイル SWタスク C サービスコール 情報 cfgファイル SWORDSのフロー 構成記述 XML 論 理 合 成 IF 合 成 タ ス ク 解 析 高 位 合 成 (1) タスク解析・ インタフェース生成 (2) タスク・インタ フェース合成 (3) 実行可能 モジュール生成
  18. 18. 要するにSWORDSは? ソフトの開発技術だけで プログラマブルSoC上に 組込みシステムを 作れるようにします!
  19. 19. だからSWORDSは? システム設計技術で ソフト屋さん(とハード屋さん)の システム開発を元気にします!!
  20. 20. まとめにかえて LED-Camp4 組込みシステムの初学者・入門者のための合宿型教育実習 LED-Camp

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