標準バス インターフェイスを使用したコンフィギュレーション - 2023.2 日本語

Vivado Design Suite ユーザー ガイド: Dynamic Function eXchange (UG909)

Document ID
UG909
Release Date
2023-11-15
Version
2023.2 日本語

Dynamic Function eXchange は、システム アーキテクチャとより互換性のあるインターフェイス規格を使用して、新しいコンフィギュレーション ポートを作成できます。たとえば、FPGA を PCIe® バスのペリフェラルとし、システム ホストで PCIe 接続を介して FPGA をコンフィギュレーションできます。パワーオン リセットの後、FPGA はフル BIT ファイルでコンフィギュレーションする必要がありますが、フル BIT ファイルには PCIe インターフェイスと内部コンフィギュレーション アクセス ポート (ICAP) への接続のみが含まれている場合があります。

ビットストリームを圧縮するとサイズが削減され、この初期デバイス読み込みのコンフィギュレーション時間も短縮されるので、FPGA コンフィギュレーションで PCIe のエニュメレーション仕様を満たすことができるようになります。

その後、標準バス インターフェイスを使用したコンフィギュレーション に示すように、システム ホストで PCIe ポートを介してパーシャル BIT ファイルをダウンロードすると、FPGA の大部分の機能をコンフィギュレーションできます。 『PCI Express を使用する高速パーシャル リコンフィギュレーション』 (XAPP1338) に、AMD UltraScale+™ をターゲットとした PCIe を介する高速コンフィギュレーションの例が含まれています。

図 1. PCIe インターフェイスを使用したコンフィギュレーション

PCIe 規格では、要求をサービスできない場合にも要求に応答するため、ペリフェラル (この例の場合は FPGA) が必要です。FPGA 全体をリコンフィギュレーションすると、この要件に違反します。PCIe インターフェイスはスタティック ロジックの一部なので、ダイナミック リコンフィギュレーションのプロセス中も常にアクティブであり、FPGA はリコンフィギュレーション中でも PCIe コマンドに応答できます。

Tandem コンフィギュレーションは関連したソリューションであり、一見ここに示す例と同じであるように見えますが、Dynamic Function eXchange を使用したソリューションは、Tandem コンフィギュレーションとは次の 2 つの点が異なります。

  • DFX でのコンフィギュレーション プロセスは圧縮により小型化および高速化されたフル デバイス コンフィギュレーションであり、その後パーシャル ビットストリームによりブラック ボックス領域が上書きされてコンフィギュレーションが完了します。Tandem コンフィギュレーションは 2 段階のコンフィギュレーションで、各コンフィギュレーション フレームがプログラムされるのは 1 回だけです。
  • 7 シリーズ デバイスの Tandem コンフィギュレーションでは、ユーザー アプリケーションのダイナミック リコンフィギュレーションはできません。DFX を使用すると、ダイナミック領域に異なるユーザー アプリケーションまたはフィールド アップデートを読み込み直すことができます。UltraScale および UltraScale+ デバイスの Tandem コンフィギュレーションでは、フィールド アップデートが可能であり、DFX と互換性があります。全体的なフローでは、Tandem コンフィギュレーションで 2 段階の初期読み込みを実行した後、ユーザー アプリケーションをダイナミックに修正するパーシャル リコンフィギュレーションを実行します。

Tandem コンフィギュレーションは、エニュメレーション要件を満たすため、PCIe エンドポイントを高速コンフィギュレーションするソリューションとして設計されています。詳細は、次の資料を参照してください。

  • 『7 Series FPGAs Integrated Block for PCI Express LogiCORE IP 製品ガイド』 (PG054)
  • 『Virtex 7 FPGA Integrated Block for PCI Express LogiCORE IP 製品ガイド』 (PG023)
  • UltraScale Devices Gen3 Integrated Block for PCI Express LogiCORE IP 製品ガイド』 (PG156)
  • UltraScale+ Devices Integrated Block for PCI Express LogiCORE IP 製品ガイド』 (PG213)