ARMのCPUとFPGAを１つのチップの中に入れることにより、
柔軟性と小型、省電力化を実現したアルテラSoC。
そのアルテラSoCのシンポジウム
アルテラ SoC シンポジウム (Altera SoC Symposium)
http://www.altera.co.jp/education/events/13/soc_symposium/soc_symposium.html
のアフタヌーン・セッション：トラック A （ハードウェア開発者向け）
を聞いてきたので、まずは前半をメモメモ
アルテラSoCアーキテクチャとハードウェア開発フロー概要
日本アルテラ マーケティング部 小山氏
アルテラSoCアーキテクチャ概要
アルテラ」SoCの特徴
デュアルコアARM Cortex^A9 MPCore
アルテラの２８nMLPプロセスを使ったFPGAファブリック
ARMエコシステムとアルテラのハードウェア開発フロー
Quartus?とQsysシステム統合ツール
ARM DS-5 Alter Edition
CPU-FPGA協調デバッグ
デバイスの中
HPSアーキテクチャ：Hard Processor System
L2キャッシュ
ペリフェラル
ARM Cortex-A9
FPGA部分
メモリコントローラー
トランシーバー
可変精度DSPブロック
ハードプロセッサシステム
＋
FPGA
＋
コントローラーなど
プロセッサ
８００MHｚ（４０００MIPS)
シングルコアオプションも
３２BitECC
FPGA Side
内部バス１２８ビット
アルテラSoC開発環境
FPGAデザインフロー
Qsys
HW／SW ハンドオフ
DS-5
ソフトウェアデザインフロー
ソフトウェア開発環境
アルテラSoC EDS(Embedded Design Suite)
Linuxカーネル、周辺ペリフェラルドライバを提供予定
Qsysシステム統合ツール
ネットワーク・オン・チップ（NoC)アーキテクチャ
階層化デザイン
IPとしてパッケージ
リアルタイムシステムデバッグ
アルテラSoC EDS(Embedded Design Suite)
無償版：Linuxアプリケーション開発環境
有償版：サブスクリプション：協調デバッグDS-5等
ハードウェア／ソフトウェアハンドオフ
Quartus? Qsys
→.hファイルなど
ブート手順
コンフィギュレーションにおける究極の柔軟性
FPGAコンフィギュレーションとCPUプロセッサを独立でブート
ブート手順
まとめ
最高の組み合わせ ARM＋FPGA=Altera SoC
---------------------------------------
アルテラSoCのハードウェア開発方法
応用技術部 萩原氏
HPSの詳細
アドレスマップ
HPS⇔FPGAインターフェース
ハードウェアデザインフロー
デバッグアーキテクチャ
消費電力見積もりツール
HPSブロック図
http://www.altera.co.jp/literature/hb/cyclone-v/cv_5v4.pdf
図１−２が概要、４−１が詳細
（詳細省略）
L3からどのようにペリフェラルにアクセス：アドレスマップ
アドレスマップは２種類
MPU
L3（MPU以外）
0xC000000から上 FPGA
0XFF3FFFFF
その上に ぺリふぇらる
http://www.altera.co.jp/literature/hb/cyclone-v/hps.html
HPS-FPGAインターフェース部
（詳細省略）
0xC000000から上 FPGA
0xFBFFFFF
0XFF200000 ライトウェイト
0XFF3FFFFF
２種類のHPS-to-FPGAブリッジ
HPS-to-FPGAは、２つのタイプ
低速 べりふぇらるのレジスタアクセス
高速 ハードウェア、アクセラレータやメモリとのやりとり
LWHPS2FPGAは、レジスタ用
HPS2FPGAは、バースト用
アルテラSoCブロックデザイン
独立したCPUチップ（HPS)とFPGAチップが1パッケージに
設計要素
・HPSとHPS−FPGAインターフェース
HPS
どのペリフェラル、IOピン⇔Qｓｙｓ
HPS−FPGAインターフェース
インターフェース、モード→Qｓｙｓで設定
スタンダードインターフェース
Qsys System−Integration
自動生成
完成したQsysシステム GHRD(ゴールデンハードウェアレファレンスデザイン）
・Quartusの作業
AnalysisElaborate
・アサインメント
HPS側は自動でQsysで割り振られる
FPGA側は通常と同じ
・コンパイル
SOF
→ハードウェア動作検証
ハンドオフファイル
HPS Pin設定、
HPS SDRAM設定など
→プリローダー
デバッグ
・アルテラSoc Debugアーキテクチャ
JTAG 外とお話
FPGA−CPUのクロストリガ（８＋８）
・クロストリガ
FPGAの信号⇔デバッガ・トリガ
・DS-5 FPGAペリフェラルレジスタView
消費電力見積もり
もうちょっとで、公開？？
Early Power Estimator(Preliminary)
まとめ
・HPSの詳細
アドレスマップ
HPS⇔FPGAインターフェース
HPS2FPGA,LWHPS2FPGA.ACPポート
・ハードウェアデザインフロー
Qsys、Quartus２アサインメント
ハードウェア起動に必要SOF,プリローダー
・ハードウェアソフトウェア協調ツール
クロストリガ
・消費電力見積もりツール
----------------
目的に応じたアルテラSoC開発キットの使い方
技術統括部 須山氏
ALTERA CycloneV SoC開発キット
評価キットHelio
開発ボードの使い分け
RocketBoards.org
ALTERA CycloneV SoC開発キットブロック図
ALTERA CycloneV SoC開発キットの概要と特徴
デバイスを総合的に評価可能
HPSブロックに搭載される各種ペリフェラルの評価
FPGAハードIPを含むFPGA検証
JTAG Debug
CycloneV評価キット「Helion」
CycloneV評価キット「Helion」ブロック図
CycloneV評価キット「Helion」の概要と特徴
アルテラSoCのエントリーキット
ALTERA CycloneVSoc開発キットの部品を踏襲
HPSブロックのLinux BSPが互換
ALTERA CycloneVSoc開発キット向けのLinuxイメージそのまま利用可能
設計リファレンスとしての活用
開発ボードの使い分けとシームレスな移行
・利用用途に合わせて最適なボード
・ CycloneV評価キット「Helion」
アプリケーションソフト開発者
安価なボードを服すうまい
・Altera CycloneVSoC開発キット
ハードウェア開発者、デバイスドライバ開発者
FPGAハードIPを含むデザイン検証
DS-5
・BSP互換によるシームレスな移行
デモ
・本当にBSP互換？
・デモの見所
プレビルドバイナリによるLinuxの起動
RocketBoards.orgとは
・アルテラSoCのポータルサイト
・アルテラSoCに関する情報集約
最新Linuxソースコード、プレビルドバイナリの提供
各ボードのドキュメント、リファレンスデザイン
・コミュニティによるサポート
・５月３日にオープンしたばかり
まとめ
・利用用途に合わせて最適なボードを選択
・BSP互換
同一のLinuxイメージ
・RocketBoards.orgを活用した開発の促進
柔軟性と小型、省電力化を実現したアルテラSoC。
そのアルテラSoCのシンポジウム
アルテラ SoC シンポジウム (Altera SoC Symposium)
http://www.altera.co.jp/education/events/13/soc_symposium/soc_symposium.html
のアフタヌーン・セッション：トラック A （ハードウェア開発者向け）
を聞いてきたので、まずは前半をメモメモ
アルテラSoCアーキテクチャとハードウェア開発フロー概要
日本アルテラ マーケティング部 小山氏
アルテラSoCアーキテクチャ概要
アルテラ」SoCの特徴
デュアルコアARM Cortex^A9 MPCore
アルテラの２８nMLPプロセスを使ったFPGAファブリック
ARMエコシステムとアルテラのハードウェア開発フロー
Quartus?とQsysシステム統合ツール
ARM DS-5 Alter Edition
CPU-FPGA協調デバッグ
デバイスの中
HPSアーキテクチャ：Hard Processor System
L2キャッシュ
ペリフェラル
ARM Cortex-A9
FPGA部分
メモリコントローラー
トランシーバー
可変精度DSPブロック
ハードプロセッサシステム
＋
FPGA
＋
コントローラーなど
プロセッサ
８００MHｚ（４０００MIPS)
シングルコアオプションも
３２BitECC
FPGA Side
内部バス１２８ビット
アルテラSoC開発環境
FPGAデザインフロー
Qsys
HW／SW ハンドオフ
DS-5
ソフトウェアデザインフロー
ソフトウェア開発環境
アルテラSoC EDS(Embedded Design Suite)
Linuxカーネル、周辺ペリフェラルドライバを提供予定
Qsysシステム統合ツール
ネットワーク・オン・チップ（NoC)アーキテクチャ
階層化デザイン
IPとしてパッケージ
リアルタイムシステムデバッグ
アルテラSoC EDS(Embedded Design Suite)
無償版：Linuxアプリケーション開発環境
有償版：サブスクリプション：協調デバッグDS-5等
ハードウェア／ソフトウェアハンドオフ
Quartus? Qsys
→.hファイルなど
ブート手順
コンフィギュレーションにおける究極の柔軟性
FPGAコンフィギュレーションとCPUプロセッサを独立でブート
ブート手順
まとめ
最高の組み合わせ ARM＋FPGA=Altera SoC
---------------------------------------
アルテラSoCのハードウェア開発方法
応用技術部 萩原氏
HPSの詳細
アドレスマップ
HPS⇔FPGAインターフェース
ハードウェアデザインフロー
デバッグアーキテクチャ
消費電力見積もりツール
HPSブロック図
http://www.altera.co.jp/literature/hb/cyclone-v/cv_5v4.pdf
図１−２が概要、４−１が詳細
（詳細省略）
L3からどのようにペリフェラルにアクセス：アドレスマップ
アドレスマップは２種類
MPU
L3（MPU以外）
0xC000000から上 FPGA
0XFF3FFFFF
その上に ぺリふぇらる
http://www.altera.co.jp/literature/hb/cyclone-v/hps.html
HPS-FPGAインターフェース部
（詳細省略）
0xC000000から上 FPGA
0xFBFFFFF
0XFF200000 ライトウェイト
0XFF3FFFFF
２種類のHPS-to-FPGAブリッジ
HPS-to-FPGAは、２つのタイプ
低速 べりふぇらるのレジスタアクセス
高速 ハードウェア、アクセラレータやメモリとのやりとり
LWHPS2FPGAは、レジスタ用
HPS2FPGAは、バースト用
アルテラSoCブロックデザイン
独立したCPUチップ（HPS)とFPGAチップが1パッケージに
設計要素
・HPSとHPS−FPGAインターフェース
HPS
どのペリフェラル、IOピン⇔Qｓｙｓ
HPS−FPGAインターフェース
インターフェース、モード→Qｓｙｓで設定
スタンダードインターフェース
Qsys System−Integration
自動生成
完成したQsysシステム GHRD(ゴールデンハードウェアレファレンスデザイン）
・Quartusの作業
AnalysisElaborate
・アサインメント
HPS側は自動でQsysで割り振られる
FPGA側は通常と同じ
・コンパイル
SOF
→ハードウェア動作検証
ハンドオフファイル
HPS Pin設定、
HPS SDRAM設定など
→プリローダー
デバッグ
・アルテラSoc Debugアーキテクチャ
JTAG 外とお話
FPGA−CPUのクロストリガ（８＋８）
・クロストリガ
FPGAの信号⇔デバッガ・トリガ
・DS-5 FPGAペリフェラルレジスタView
消費電力見積もり
もうちょっとで、公開？？
Early Power Estimator(Preliminary)
まとめ
・HPSの詳細
アドレスマップ
HPS⇔FPGAインターフェース
HPS2FPGA,LWHPS2FPGA.ACPポート
・ハードウェアデザインフロー
Qsys、Quartus２アサインメント
ハードウェア起動に必要SOF,プリローダー
・ハードウェアソフトウェア協調ツール
クロストリガ
・消費電力見積もりツール
----------------
目的に応じたアルテラSoC開発キットの使い方
技術統括部 須山氏
ALTERA CycloneV SoC開発キット
評価キットHelio
開発ボードの使い分け
RocketBoards.org
ALTERA CycloneV SoC開発キットブロック図
ALTERA CycloneV SoC開発キットの概要と特徴
デバイスを総合的に評価可能
HPSブロックに搭載される各種ペリフェラルの評価
FPGAハードIPを含むFPGA検証
JTAG Debug
CycloneV評価キット「Helion」
CycloneV評価キット「Helion」ブロック図
CycloneV評価キット「Helion」の概要と特徴
アルテラSoCのエントリーキット
ALTERA CycloneVSoc開発キットの部品を踏襲
HPSブロックのLinux BSPが互換
ALTERA CycloneVSoc開発キット向けのLinuxイメージそのまま利用可能
設計リファレンスとしての活用
開発ボードの使い分けとシームレスな移行
・利用用途に合わせて最適なボード
・ CycloneV評価キット「Helion」
アプリケーションソフト開発者
安価なボードを服すうまい
・Altera CycloneVSoC開発キット
ハードウェア開発者、デバイスドライバ開発者
FPGAハードIPを含むデザイン検証
DS-5
・BSP互換によるシームレスな移行
デモ
・本当にBSP互換？
・デモの見所
プレビルドバイナリによるLinuxの起動
RocketBoards.orgとは
・アルテラSoCのポータルサイト
・アルテラSoCに関する情報集約
最新Linuxソースコード、プレビルドバイナリの提供
各ボードのドキュメント、リファレンスデザイン
・コミュニティによるサポート
・５月３日にオープンしたばかり
まとめ
・利用用途に合わせて最適なボードを選択
・BSP互換
同一のLinuxイメージ
・RocketBoards.orgを活用した開発の促進