Vivado Design Suite
ユーザー ガ イ ド
パーシ ャ ル
リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン
UG909 (v2013.4) 2013 年 12 月 18 日
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てお り ません。 あ ら か じ めご了承 く だ さ い。
改訂履歴
次の表に、 こ の文書の改訂履歴を示 し ます。
日付
バージ ョ ン
改訂内容
2013 年 10 月 30 日
2013.3
初版
2013 年 12 月 18 日
2013.4
Vivado Design Suite 2013.4 リ リ ース に併せて変更 :
• 第 2 章の 「Vivado IDE での フ ロ アプ ラ ン」 にパーシ ャ ル リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン
DRC の実行に関す る 情報を追加
• 第 3 章の 「 リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル パーテ ィ シ ョ ンの イ ン タ ーフ ェ イ ス」 セ ク シ ョ ン
を追加
• 第 3 章の 「 イ ンプ リ メ ン テーシ ョ ン要件の作成」 セ ク シ ョ ン を追加
• 第 2 章の 「コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンの検証」 に、 pr_verify コ マ ン ド の新 し いオプ
シ ョ ンの説明を追加
パーシ ャ ル リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン
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目次
改訂履歴 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
第 1 章 : は じ めに
概要 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
パーシ ャ ル リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンについて . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
用語 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
設計に関す る 考慮事項 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5
6
7
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第 2 章 : Vivado ツ ール フ ロー
ツール フ ロ ーの概要 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
パーシ ャ ル リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン コ マン ド . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
パーシ ャ ル リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンの制約 と プ ロ パテ ィ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
ツール フ ロ ー . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Tcl ス ク リ プ ト . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
12
13
18
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28
第 3 章 : デザイ ン での考慮事項 と ガ イ ド ラ イ ン
概要 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
デザ イ ン階層 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
グ ロ ーバル ク ロ ッ ク の規則 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
パーテ ィ シ ョ ン ピ ンの配置 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
ア ク テ ィ ブ Low の リ セ ッ ト と ク ロ ッ ク イ ネーブル . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
デカ ッ プ リ ン グ機能 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル パーテ ィ シ ョ ンの Pblock のサ イ ズ と 形状 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
ブラ ッ ク ボッ ク ス . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
イ ンプ リ メ ン テーシ ョ ン ス ト ラ テジ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
デザ イ ン リ ビ ジ ョ ン チ ェ ッ ク . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
シ ミ ュ レーシ ョ ンお よ び検証 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
29
29
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34
34
35
39
39
41
41
第 4 章 : FPGA デバイ スの コ ン フ ィ ギ ュ レ ーシ ョ ン
コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンの概要 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン モー ド . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
フル BIT フ ァ イ ルのダ ウ ン ロ ー ド . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
パーシ ャ ル BIT フ ァ イ ルのダ ウ ン ロ ー ド . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
FPGA デバ イ ス を コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンす る シ ス テ ム デザ イ ン . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
パーシ ャ ル ビ ッ ト ス ト リ ームの CRC チ ェ ッ ク . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン時間 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン デバ ッ グ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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47
47
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第 5 章 : 既知の問題および制限
既知の問題 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
既知の制限 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
パーシ ャ ル リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン
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付録 A : その他の リ ソ ース
ザ イ リ ン ク ス リ ソ ース . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
ソ リ ュ ーシ ョ ン セ ン タ ー . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
参考資料 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
パーシ ャ ル リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン
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第 1章
は じ めに
概要
パーシ ャ ル リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンは、ア ク テ ィ ブなデザ イ ン内でモジ ュ ールを動的に変更す る こ と を可能に し ま
す。 こ の フ ロ ーでは、 複数の コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンの イ ンプ リ メ ン テーシ ョ ン (各 コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンの フル
ビ ッ ト ス ト リ ーム) と 、 各 リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル モジ ュ ールのパーシ ャ ル ビ ッ ト ス ト リ ームが必要です。
必要な コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンの数は イ ンプ リ メ ン ト する 必要のあ る モジ ュ ールの数に よ っ て異な り ますが、 すべて
の コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンで同 じ 最上位 (ス タ テ ィ ッ ク ) の配置配線結果が使用 さ れます。こ れ ら の ス タ テ ィ ッ ク の結
果は初期コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンか ら エ ク ス ポー ト さ れ、 その後のすべての コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンにチ ェ ッ ク ポ イ
ン ト を使用 し て イ ンポー ト さ れます。
次の点に注意 し て く だ さ い。
•
パーシ ャ ル リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン可能な FPGA デザ イ ン を作成す る 設計者を対象 と し てい ます。
•
FPGA 設計 ソ フ ト ウ ェ ア、 特にザ イ リ ン ク ス Vivado® Design Suite を使い慣れてい る こ と を前提 と し てい ます。
•
Vivado Design Suite 2013.4 用に記述 さ れてい ます。 こ の リ リ ース では、 Virtex®-7、 Kintex®-7、 お よ び Zynq®-7000
AP SoC デバ イ ス でのパーシ ャ ル リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンがサポー ト さ れてい ます。
•
Vivado ツールセ ッ ト で イ ンプ リ メ ン ト さ れ る パーシ ャ ル リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンについて説明 し ます。
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パーシ ャ ル リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンについて
パーシ ャル リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン について
FPGA テ ク ノ ロ ジには、 デザ イ ン を変更す る 場合で も 、 再製造せずにオンサ イ ト でプ ロ グ ラ ミ ン グお よ び再プ ロ グ ラ
ミ ン グで き る 柔軟性があ り ます。 パーシ ャ ル リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン (PR) は こ の柔軟性を さ ら に一歩進め、 動作
中の FPGA デザ イ ン をパーシ ャ ル コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン フ ァ イ ル (パーシ ャ ル BIT フ ァ イ ル) を読み込む こ と に よ
り 変更で き る よ う に し ます。 フル BIT フ ァ イ ルで FPGA を コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン し た後、 パーシ ャ ル BIT フ ァ イ ル
を ダ ウ ン ロ ー ド し て FPGA の リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル領域を変更 し ます。 こ の際、 リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン さ れない
領域で実行 さ れてい る アプ リ ケーシ ョ ンが影響を受け る こ と はあ り ません。
図 1-1 に、 パーシ ャ ル リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンの基本的な概念を示 し ます。
X-Ref Target - Figure 1-1
FPGA
A4.bit
A3.bit
A2.bit
A1.bit
Reconfig
Block “A”
X12001
図 1-1 : パーシ ャ ル リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンの基本的な概念
こ の図に示す よ う に、 Reconfig Block A に イ ンプ リ メ ン ト さ れた フ ァ ン ク シ ョ ンは、 A1.bit、 A2.bit、 A3.bit、 ま
たは A4.bit のいずれかのパーシ ャ ル BIT フ ァ イ ルを ダ ウ ン ロ ー ド す る こ と に よ り 変更で き ます。 FPGA デザ イ ンの
ロ ジ ッ ク は、 リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル ロ ジ ッ ク と ス タ テ ィ ッ ク ロ ジ ッ ク の 2 種類に分類で き ます。 FPGA ブ ロ ッ ク の
灰色の部分はス タ テ ィ ッ ク ロ ジ ッ ク を表 し 、 Reconfig Block "A" と 示 さ れた部分は リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル ロ ジ ッ ク を
表 し ます。 ス タ テ ィ ッ ク ロ ジ ッ ク は動作 し 続け、 パーシ ャ ル BIT フ ァ イ ルの読み込みの影響は受け ません。 リ コ ン
フ ィ ギ ャ ラ ブル ロ ジ ッ ク は、 パーシ ャ ル BIT フ ァ イ ルの内容に置 き 換え ら れます。
1 つの FPGA デバ イ ス でハー ド ウ ェ ア を動的に時分割で き る 機能には、 多数の利点があ り ます。 その一部を次に示 し
ます。
•
特定の フ ァ ン ク シ ョ ン を イ ンプ リ メ ン ト する のに必要な FPGA デバ イ ス のサ イ ズ を削減 し 、 コ ス ト お よ び消費電
力を削減
•
アプ リ ケーシ ョ ンで使用可能な アルゴ リ ズ ム ま たはプ ロ ト コ ルの選択肢が広が る
•
デザ イ ン セキ ュ リ テ ィ の新 し い技術を使用可能
•
FPGA の フ ォール ト ト レ ラ ン ス を向上
•
再構成可能コ ン ピ ュ ーテ ィ ン グ を促進
パーシ ャ ル リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンは、 サ イ ズ、 重量、 消費電力、 コ ス ト を削減す る のに加え、 新 し い タ イ プの
FPGA デザ イ ン を可能に し ます。
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用語
用語
次の用語はパーシ ャ ル リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン機能に特定の用語であ り 、 こ のガ イ ド で使用 さ れます。
ボ ト ムア ッ プ合成
1 つま たは複数のプ ロ ジ ェ ク ト で、 デザ イ ン を モジ ュ ールご と に合成す る 手法。 ボ ト ム ア ッ プ合成では、 各パーテ ィ
シ ョ ン用に記述 さ れた個別のネ ッ ト リ ス ト が必要で、 境界を越え る 最適化は実行 さ れず、 デザ イ ンの各部分が個別に
合成 さ れます。 最上位 ロ ジ ッ ク では、 パーテ ィ シ ョ ン を ブ ラ ッ ク ボ ッ ク ス と し て合成す る 必要があ り ます。
コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン
各 リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル パーテ ィ シ ョ ン に対 し て 1 つの リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル モジ ュ ールを持つ完全なデザ イ ン。
パーシ ャ ル リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン FPGA プ ロ ジ ェ ク ト には、 複数の コ ン フ ィ ギ ュ レ ーシ ョ ンが あ り ます。 各 コ
ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンに よ り フル BIT フ ァ イ ル 1 つ と 、 各 リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル モジ ュ ールにパーシ ャ ル BIT フ ァ
イ ルが 1 つずつ生成 さ れます。
コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン フ レーム
FPGA コ ン フ ィ ギ ュ レ ーシ ョ ン メ モ リ 空間のア ド レ ス指定可能な最小セグ メ ン ト 。 リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル フ レーム
は、 こ れ ら の最下位エ レ メ ン ト か ら 構成 さ れます。 7 シ リ ーズ デバ イ ス では、 基本 リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル フ レームは
幅が 1 エ レ メ ン ト (CLB、 BRAM、 DSP)、 高 さ が 1 ク ロ ッ ク 領域です。
内部 コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン ア ク セ ス ポー ト (ICAP)
SelectMAP イ ン タ ーフ ェ イ ス の内部バージ ョ ン。 詳細は、 『7 シ リ ーズ FPGA コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン ユーザー ガ イ
ド 』 (UG470) [参照 1] を参照 し て く だ さ い。
パーシ ャ ル リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン (PR)
パーシ ャ ル ビ ッ ト ス ト リ ーム を ダ ウ ン ロ ー ド す る こ と に よ り 動作中の FPGA デザ イ ンの ロ ジ ッ ク のサブセ ッ ト を変
更する こ と 。
パーテ ィ シ ョ ン
デザ イ ンの再利用のために階層境界で定義 さ れたデザ イ ンの論理セ ク シ ョ ン。 新 し く イ ンプ リ メ ン ト す る か、 以前の
イ ンプ リ メ ン テーシ ョ ン を保持 し ます。 保持 さ れたパーテ ィ シ ョ ンは、 機能が同一であ る だけでな く 、 イ ンプ リ メ ン
テーシ ョ ン も 同一です。
パーテ ィ シ ョ ン ピ ン
ス タ テ ィ ッ ク ロ ジ ッ ク と リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル ロ ジ ッ ク の間の論理お よ び物理接続。 すべての リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブ
ル パーテ ィ シ ョ ン ポー ト に対 し て自動的に作成 さ れます。
プ ロ セ ッ サ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン ア ク セス ポー ト (PCAP)
Zynq-7000 デバ イ ス を コ ン フ ィ ギ ュ レ ーシ ョ ンす る 場合に使用可能な ICAP の代替ポー ト 。 詳細は、 『Zynq-7000 All
Programmable SoC テ ク ニ カル リ フ ァ レ ン ス マニ ュ アル』 (UG585) [参照 2] を参照 し て く だ さ い。
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用語
リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル フ レーム
FPGA デバ イ ス内で リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン可能な最小領域。 リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル フ レームの ビ ッ ト ス ト リ ーム
サ イ ズは、 フ レームに含まれ る ロ ジ ッ ク の タ イ プに よ っ て異な り ます。
リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル ロ ジ ッ ク
リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル モジ ュ ールの一部であ る 論理エ レ メ ン ト 。 パーシ ャ ル BIT フ ァ イ ルを読み込む と 、 こ れ ら の
論理エ レ メ ン ト が変更 さ れ ます。 LUT、 フ リ ッ プ フ ロ ッ プ、 ブ ロ ッ ク RAM、 DSP ブ ロ ッ ク な ど、 さ ま ざ ま な タ イ プ
の論理コ ンポーネ ン ト を リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンで き ます。
リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル モ ジ ュ ール (RM)
リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル パーテ ィ シ ョ ン に イ ン プ リ メ ン ト さ れ る ネ ッ ト リ ス ト ま たは HDL 記述。 1 つの リ コ ン フ ィ
ギ ャ ラ ブル パーテ ィ シ ョ ンに対 し て複数の リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル モジ ュ ールが存在 し ます。
リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル パーテ ィ シ ョ ン (RP)
イ ン ス タ ン ス を リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル と 定義する 属性セ ッ ト 。異な る リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル モジ ュ ールが イ ンプ リ メ
ン ト さ れ る 階層レ ベルです。 opt_design、 place_design、 route_design な ど の Tcl コ マ ン ド では、 イ ン ス タ
ン ス に設定 さ れてい る HD.RECONFIGURABLE プ ロ パテ ィ が検出 さ れ、 正 し く 処理 さ れます。
ス タ テ ィ ッ ク ロジ ッ ク
リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル パーテ ィ シ ョ ンに含まれない論理エ レ メ ン ト 。ス タ テ ィ ッ ク ロ ジ ッ ク は、 リ コ ン フ ィ ギ ュ レー
シ ョ ン さ れ る こ と はな く 、リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル パーテ ィ シ ョ ンが リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン さ れてい る 間 も 常にア
ク テ ィ ブです。 最上位 ロ ジ ッ ク と も 呼ばれます。
ス タ テ ィ ッ ク デザイ ン
パーシ ャ ル リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン中に変更 さ れないデザ イ ン部分。 最上位モジ ュ ール と 、 リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル
と 定義 さ れていないすべてのモジ ュ ールを含みます。ス タ テ ィ ッ ク デザ イ ンは、ス タ テ ィ ッ ク ロ ジ ッ ク と ス タ テ ィ ッ
ク 配線で構築 さ れます。
パーシ ャ ル リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン
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設計に関する考慮事項
設計に関する考慮事項
パーシ ャ ル リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン (PR) は、 Vivado Design Suite のア ド バン ス フ ロ ーです。 PR プ ロ ジ ェ ク ト を開
始する 前に、 次の要件お よ びガ イ ド ラ イ ン を理解 し てお く 必要があ り ます。
パーシ ャ ル リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンの要件 と ガ イ ド ラ イ ン
•
パーシ ャ ル リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンには、 Vivado 2013.3 以降を使用する 必要があ り ます。
°
•
ISE Design Suite で も サポー ト さ れてい ます。 詳細は、 『パーシ ャ ル リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン ユーザー ガ
イ ド 』 (UG702) [参照 3] を参照 し て く だ さ い。
デバ イ ス サポー ト : Kintex-7、 Virtex-7 T お よ び XT (7V2000T お よ び 7VX1140T を含む)、 4 つの Zynq AP SoC デ
バ イ ス (7Z045、 7Z030、 7Z020、 7Z010)
°
Artix-7、 Virtex-7 HT、 お よ び残 り の Zynq デバ イ スはサポー ト さ れてい ません。 こ れ ら のデバ イ スは、 今後
の ツール リ リ ース でサポー ト さ れ る 予定です。
•
PR は Tcl ま たは コ マン ド ラ イ ンのみでサポー ト さ れます。 現時点ではプ ロ ジ ェ ク ト フ ロ ーのサポー ト はあ り ま
せん。
•
リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル領域を定義する には、 エ レ メ ン ト タ イ プご と に フ ロ アプ ラ ンが必要です。
•
°
最 も 効率的に し 、 RESET_AFTER_RECONFIG 機能を使用す る には、 フ レームの高 さ と ク ロ ッ ク 領域の境界
が揃っ てい る 必要があ り ます。
°
幅に関する ルール も あ り ます。 詳細は、 第 2 章の 「 リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル領域の フ ロ アプ ラ ン を作成」 を参
照 し て く だ さ い。
ボ ト ム ア ッ プ合成 (複数のネ ッ ト リ ス ト フ ァ イ ルを作成) お よ び リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル モジ ュ ール ネ ッ ト リ ス
ト フ ァ イ ルの管理は、 ユーザーの責任で行っ て く だ さ い。
°
任意の合成ツールを使用で き ます。 リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン モジ ュ ール ネ ッ ト リ ス ト を作成す る 際は、
I/O の挿入をデ ィ ス エーブルに し ます。
°
Vivado 合成では、 リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル モジ ュ ールの合成に OOC (Out-Of-Context) モジ ュ ール解析フ ロ ー
を使用 し ます。
•
標準の タ イ ミ ン グ制約がサポー ト さ れ、 必要に応 じ て追加の タ イ ミ ン グ バジ ェ ッ ト 機能 も 使用で き ます。
•
デザ イ ン を完成 さ せる ためのガ イ ド と な る 専用のデザ イ ン ルール チ ェ ッ ク (DRC) が用意 さ れてい ます。
•
PR デザ イ ンでは、 パーシ ャ ル リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンの開始 と 共に、 FPGA 内ま たはシ ス テ ム デザ イ ンの一
部 と し てパーシ ャ ル BIT フ ァ イ ルの配布 も 考慮する 必要があ り ます。
•
リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル パーテ ィ シ ョ ンには、そのパーテ ィ シ ョ ンに イ ンプ リ メ ン ト さ れ る さ ま ざ ま な リ コ ン フ ィ
ギ ャ ラ ブル モジ ュ ールで使用 さ れ る すべての ピ ン を含め る 必要があ り ます。モジ ュ ールに よ っ て一部の入力ま た
は出力が未使用にな り ますが、 PR ソ リ ュ ーシ ョ ンの柔軟性に組み込まれ ます。 未使用の入力はモジ ュ ール内で
接続 さ れない ま ま にな り ます。 こ れが問題 と な る 場合は、 出力を定数に駆動 し ます。
°
update_design –black_box を実行 し た後のブ ラ ッ ク ボ ッ ク ス RM ( ロ ジ ッ ク な し ) の場合は、 パーテ ィ
シ ョ ン ピ ン出力はすべて駆動 さ れません。 こ のブ ラ ッ ク ボ ッ ク ス モジ ュ ールを使用 し て ビ ッ ト ス ト リ ーム
を作成する 場合は、ブ ラ ッ ク ボ ッ ク ス をデバ イ ス に読み込む と き に こ の RP のデカ ッ プ リ ン グ ロ ジ ッ ク を ア
ク テ ィ ブの ま ま に し てお く こ と をお勧め し ます。
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デザイ ン パフ ォ ーマ ン ス
パフ ォーマ ン ス の評価基準はデザ イ ンに よ っ て異な り 、 『階層デザ イ ン設計手法ガ イ ド 』 (UG748) [参照 4] お よ び 『再
現可能な結果を活用 し たデザ イ ン の保持』 (WP362) [参照 5] の階層デザ イ ン設計手法に従 う こ と に よ り 最高の結果を
得る こ と がで き ます。こ れ ら の資料は ISE Design Suite 用に作成 さ れた も のですが、その設計手法は Vivado Design Suite
に も 適用 さ れます。
ただ し 、 シ リ コ ンの分離に必要な追加の制限事項があ り 、 ほ と んど のデザ イ ンに影響 し ます。 配線の格納、 排他配置、
リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル モジ ュ ールの境界を越え た最適化を実行 し ないな ど のパーシ ャ ル リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン
規則を適用する と 、 PR デザ イ ンの全体的な集積度お よ びパフ ォーマン スは同等の フ ラ ッ ト デザ イ ン よ り 低 く な り ま
す。 PR デザ イ ンの全体的なデザ イ ン パフ ォーマ ン スは、 リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル パーテ ィ シ ョ ンの数、 こ れ ら のパー
テ ィ シ ョ ンへの イ ン タ ーフ ェ イ ス ピ ンの数、 Pblock のサ イ ズお よ び形状な ど の要素に よ っ て異な り ます。
PR デザイ ンの条件
•
コ ンポーネ ン ト タ イ プに よ っ て、 リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン可能な も の と そ う でない も のがあ り ます。
°
リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン可能な リ ソ ース には、 CLB、 ブ ロ ッ ク RAM、 DSP コ ンポーネ ン ト や、 配線 リ ソ ー
ス があ り ます。
°
ク ロ ッ ク お よ び ク ロ ッ ク 調整ブ ロ ッ ク は リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン不可能なので、 ス タ テ ィ ッ ク 領域に配置
する 必要があ り ます。
-
°
BUFG、 BUFR、 MMCM、 PLL な ど の コ ンポーネ ン ト
次の コ ン ポーネ ン ト は リ コ ン フ ィ ギ ュ レ ーシ ョ ン不可能なので、 ス タ テ ィ ッ ク 領域に配置す る 必要があ り
ます。
-
I/O お よ び I/O 関連の コ ンポーネ ン ト (ISERDES、 OSERDES、 IDELAYCTRL な ど)
-
シ リ アル ト ラ ン シーバー (MGT) お よ び関連の コ ン ポーネ ン ト
-
アーキテ ク チ ャ 機能コ ンポーネ ン ト (BSCAN、 STARTUP、 XADC な ど)
•
リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル パーテ ィ シ ョ ンへのグ ロ ーバル ク ロ ッ ク リ ソ ースは、 デバ イ スお よ び こ れ ら の リ コ ン
フ ィ ギ ャ ラ ブル パーテ ィ シ ョ ンで使用 さ れ る ク ロ ッ ク 領域に よ っ て制限 さ れます。
•
IP を イ ンプ リ メ ン ト す る のに使用 さ れ る コ ン ポーネ ン ト に よ っ て、IP の制限が発生する 場合 も あ り ます。次に例
を示 し ます。
°
Vivado デバ ッ グ ハブ (BSCAN お よ び BUFG)
°
エンベデ ッ ド グ ロ ーバル バ ッ フ ァ ーま たは I/O を含む IP モジ ュ ール
°
MIG コ ン ト ロ ー ラ ー (MMCM)
•
リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル モジ ュ ールは、リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン後に既知の状態か ら 開始す る よ う 初期化す る 必
要があ り ます。 こ れには、 ロ ーカル リ セ ッ ト を使用す る か、 RESET_AFTER_RECONFIG 機能を選択 し て専用の
GSR イ ベン ト を使用 し ます。
•
パーシ ャ ル リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン中に リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル領域 と ス タ テ ィ ッ ク 部分の接続を解除す る に
は、 デカ ッ プ リ ン グ ロ ジ ッ ク をお勧め し ます。
°
リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル モジ ュ ールへの ク ロ ッ ク お よ びその他の入力をデカ ッ プル し 、 リ コ ン フ ィ ギ ュ レー
シ ョ ン中に メ モ リ に不正な書 き 込みが実行 さ れ る の を回避で き ま す。 こ れは、 RESET_AFTER_RECONFIG
を使用 し ない場合に考慮する 必要があ り ます。
•
リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル パーテ ィ シ ョ ンはフ ロ アプ ラ ンする 必要があ る ので、 モジ ュ ールは Pblock に収ま る ブ
ロ ッ ク で、 タ イ ミ ン グ を満たす必要があ り ます。 モジ ュ ールが完全であれば、 こ のデザ イ ン を PR でない通常の
フ ロ ーで実行 し 、 配置、 配線、 お よ び タ イ ミ ン グ結果の初期評価を実行す る こ と をお勧め し ます。 通常の フ ロ ー
で問題が発生する 場合は、 PR フ ロ ーに移行す る 前に解決 し てお く 必要があ り ます。
•
RP 上の各モジ ュ ール ピ ンにはパーテ ィ シ ョ ン ピ ンがあ り ます。 こ れが ス タ テ ィ ッ ク ロ ジ ッ ク を RP に接続す る
ポ イ ン ト と な り ます。 使用可能な配線 リ ソ ース の数に対 し てパーテ ィ シ ョ ン ピ ンの数が多すぎ る と 、配線密集の
原因 と な る 可能性があ り ます。 RP 上の外部ピ ンの数を考慮 し 、 必要な ピ ン数が最小のモジ ュ ールを選択 し ます。
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設計に関する考慮事項
•
Virtex-7 SSI デバ イ ス (7V2000T、 7VX1140T) には、 基本的な要件があ り ます。 こ れ ら の要件は次の と お り です。
こ れ ら は、 Virtex-7 HT デバ イ ス がサポー ト さ れ る よ う にな っ た と き に こ のデバ イ ス に も 適用 さ れます。
°
°
リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル領域は、 完全に 1 つの SLR に含まれてい る 必要があ り ます。 こ れに よ り 、 グ ロ ーバ
ル リ セ ッ ト イ ベン ト が リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル モジ ュ ール内のすべてのエ レ メ ン ト で正 し く 同期す る よ う に
な り 、 すべての SLL (Super Long Line) がデザ イ ンの ス タ テ ィ ッ ク 部分に含まれます。 SLL はパーシ ャ ル リ コ
ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンで き ません。
パーシ ャ ル ビ ッ ト ス ト リ ームの送信に ICAP を使用す る 場合、 マ ス タ ー SLR ( こ れ ら のデバ イ ス では SLR1)
に配置 さ れてい る ICAP を使用する 必要があ り ます。 ICAP が ICAP_X0Y2 ま たは ICAP_X0Y3 ロ ケーシ ョ ン
のみに配置 さ れ る よ う ロ ケーシ ョ ン制約を設定 し ます。 4 つの SLR を介す る 標準デ イ ジー チ ェ ーン が保持
さ れ る よ う な ビ ッ ト ス ト リ ーム フ ォーマ ッ ト を使用 し ます。 その他の SLR にあ る ICAP は使用 し ないで く
だ さ い。 こ れは、 リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル領域がその SLR に配置 さ れてい る 場合で も 同 じ です。
•
パーシ ャ ル ビ ッ ト ス ト リ ームの専用暗号化は、 今後の Vivado リ リ ース で 7 シ リ ーズ デバ イ ス に対 し てネ イ テ ィ
ブにサポー ト さ れ る 予定です。
•
7 シ リ ーズ デバ イ ス ではフ レーム ご と の CRC チ ェ ッ ク 機構を write_bitstream を使用 し て イ ネーブルにで
き 、 各フ レーム を読み込む前に検証で き ます。
注記 : こ の機能は、 今後の Vivado リ リ ース でサポー ト さ れ る 予定です。
パーシ ャ ル リ コ ン フ ィ ギ ュ レ ーシ ョ ンはザ イ リ ン ク ス FPGA の高度な機能であ り 、 シ リ コ ンお よ びツールの性能を
理解 し てお く こ と が成功の鍵 と な り ます。 開発プ ロ セ ス では ト レー ド オ フ を理解 し 、 考慮する 必要があ り ますが、 最
終的には FPGA デザ イ ンの よ り 柔軟性な イ ンプ リ メ ン テーシ ョ ン を達成す る こ と がで き ます。
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第 2章
Vivado ツール フ ロー
ツール フ ローの概要
Vivado® パーシ ャ ル リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン フ ロ ーは、標準デザ イ ン フ ロー と は異な る 点がい く つかあ り ます。イ
ンプ リ メ ン テーシ ョ ン ツールで低水準の詳細が管理 さ れ、 シ リ コ ンの要件が満た さ れます。 ユーザーが、 デザ イ ンの
構造 と フ ロ アプ ラ ン を定義する 必要があ り ます。 PR デザ イ ンの処理手順は、 次の と お り です。
1.
ス タ テ ィ ッ ク モジ ュ ール と リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル モジ ュ ールを別々に合成 し ます。
2.
物理制約 (Pblock) を作成 し て リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル領域を定義 し ます。
3.
各 リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル パーテ ィ シ ョ ンに HD.RECONFIGURABLE プ ロ パテ ィ を設定 し ます。
4.
完全なデザ イ ン (ス タ テ ィ ッ ク モジ ュ ール と 、 リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル パーテ ィ シ ョ ン ご と に 1 つの リ コ ン フ ィ
ギ ャ ラ ブル モジ ュ ール) を コ ン テキ ス ト で イ ンプ リ メ ン ト し ます。
5.
完全に配線済みのデザ イ ンのデザ イ ン チ ェ ッ ク ポ イ ン ト を保存 し ます。
6.
こ のデザ イ ンか ら リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル モジ ュ ールを削除 し 、 ス タ テ ィ ッ ク 部分のみのデザ イ ン チ ェ ッ ク ポ イ
ン ト を保存 し ます。
7.
ス タ テ ィ ッ ク 部分の配置 と 配線を固定 し ます。
8.
ス タ テ ィ ッ ク デザ イ ンに新 し い リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル モジ ュ ールを追加 し 、 新 し い コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン を
イ ンプ リ メ ン ト し ます。
9.
すべての リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル モジ ュ ールが イ ンプ リ メ ン ト さ れ る ま で手順 8 を繰 り 返 し ます。
10. すべての コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンに対 し て検証ユーテ ィ リ テ ィ (pr_verify) を実行 し ます。
11. 各コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンの ビ ッ ト ス ト リ ーム を作成 し ます。
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パーシ ャ ル リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン コ マ ン ド
パーシ ャル リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン コ マ ン ド
PR フ ロ ーは、 現在の と こ ろ、 非プ ロ ジ ェ ク ト バ ッ チ モー ド /Tcl イ ン タ ーフ ェ イ ス (非プ ロ ジ ェ ク ト ベース の コ マン
ド ) でのみサポー ト さ れてい ます。 ス ク リ プ ト 例お よ び こ の フ ロ ーの設定手順は、 『Vivado Design Suite チ ュ ー ト リ ア
ル : パーシ ャ ル リ コ ン フ ィ ギ ュ レ ーシ ョ ン』 (UG947) [参照 6] に記載 さ れてい ます。 詳細は、 こ のチ ュ ー ト リ アルを
参照 し て く だ さ い。
次のセ ク シ ョ ンでは、 PR フ ロ ーに必要な特定の コ マ ン ド お よ びオプシ ョ ンについて説明 し ます。 PR フ ロ ーを実行す
る ための こ れ ら の コ マ ン ド の使用例 も 示 し ます。 各コ マ ン ド の詳細は、 『Vivado Design Suite Tcl コ マン ド リ フ ァ レ ン
ス ガ イ ド 』 (UG835) [参照 7] を参照 し て く だ さ い。
合成
パーシ ャ ル リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン可能なデザ イ ン を合成す る のに、 特別な コ マ ン ド は必要あ り ませんが、 ボ ト ム
ア ッ プ合成を実行する 必要があ り ます。 現在の と こ ろ、 合成、 最適化、 ま たは イ ンプ リ メ ン テーシ ョ ンでサポー ト さ
れない コ マ ン ド はあ り ません。
次の合成ツールがサポー ト さ れてい ます。
•
XST
•
Synplify
•
Vivado 合成
重要 : ボ ト ム ア ッ プ合成は、各モジ ュ ールにそれぞれ合成プ ロ ジ ェ ク ト があ る 合成フ ロ ーです。通常は、下位モジ ュ ー
ルの自動 I/O バ ッ フ ァ ー挿入を オ フ に し ます。
こ のガ イ ド では、 Vivado 合成 フ ロ ーのみについて説明 し ま す。 その他の フ ロ ーについては、 『XST ユーザー ガ イ ド
(Virtex-6、Spartan-6、7 シ リ ーズ デバ イ ス用)』 (UG687) [参照 8] ま たは Synopsys 社 Synplify の資料を参照 し て く だ さ い。
最上位モ ジ ュ ールの合成
各 リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル モジ ュ ール (RM) のブ ラ ッ ク ボ ッ ク ス を含む最上位ネ ッ ト リ ス ト が必要です。 こ れには、 最
上位合成にパーテ ィ シ ョ ン イ ン ス タ ン ス のモ ジ ュ ール/エ ン テ ィ テ ィ 宣言 を 含め、 ロ ジ ッ ク が含 ま れない よ う (モ
ジ ュ ールは空) にす る 必要があ り ます。
最上位合成では、 すべての最上位ポー ト に I/O バ ッ フ ァ ーを推論 ま たは イ ン ス タ ン シエー ト さ れ ま す。 リ コ ン フ ィ
ギ ャ ラ ブル モジ ュ ール内に I/O ロ ジ ッ ク を配置する こ と はサポー ト さ れてい ません。バ ッ フ ァ ー挿入の制御について
は、 『Vivado Design Suite ユーザー ガ イ ド : 合成』 (UG901) [参照 9] を参照 し て く だ さ い。
synth_design -flatten_hierarchy rebuilt -top <top_module_name> -part <part>
リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル モ ジ ュ ールの合成
各 リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル モジ ュ ールを ス タ テ ィ ッ ク デザ イ ンの同 じ ブ ラ ッ ク ボ ッ ク ス に イ ン ス タ ン シエー ト す る 必
要があ る ので、 それ ら のモジ ュ ールの イ ン タ ーフ ェ イ ス が同一であ る 必要があ り ます。 ブ ロ ッ ク の名前 も 各 イ ン ス タ
ン ス ですべて同 じ に し 、 イ ン タ ーフ ェ イ ス のプ ロ パテ ィ も すべて同一にす る 必要があ り ます。 デザ イ ンの各 コ ン フ ィ
ギ ュ レーシ ョ ンは、 フ ラ ッ ト デザ イ ンの よ う にアセンブル さ れます。
リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル モジ ュ ールを合成す る には、 すべてのバ ッ フ ァ ー挿入を オ フ にす る 必要があ り ます。 こ れに
は、 synth_design コ マ ン ド を -mode out_of_context オプシ ョ ン を使用 し て実行 し ます。
synth_design -mode out_of_context -flatten_hierarchy rebuilt -top
<reconfig_module_name> -part <part>
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パーシ ャ ル リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン コ マ ン ド
表 2-1 : synth_design コ マ ン ド のオプ シ ョ ン
コ マ ン ド オプ シ ョ ン
説明
-mode out_of_context
合成お よ びダ ウ ン ス ト リ ー ム ツ ールの I/O 挿入が オ フ に な り ま す。
out_of_context モー ド は、write_checkpoint を実行 し た と き に
チ ェ ッ ク ポ イ ン ト に保存 さ れます。
-flatten_hierarchy rebuilt
-flatten_hierarchy に使用で き る 値は複数あ り ますが、PR フ ロ ー
では rebuilt が推奨 さ れます。
-top
合成 さ れ る モジ ュ ールのモジ ュ ール/エン テ ィ テ ィ 名を指定 し ます。
-part
ターゲ ッ ト にす る ザ イ リ ン ク ス パーツ (例 : xc7k325tffg900-3) を
指定 し ます。
synth_design コ マ ン ド は、 デザ イ ン を合成 し て、 その結果を メ モ リ に格納 し ま す。 結果を フ ァ イ ルに書 き 出すに
は、 次の コ マ ン ド を使用 し ます。
write_checkpoint <file_name>.dcp
合成後に メ モ リ 内のデザ イ ン を閉 じ 、 イ ンプ リ メ ン テーシ ョ ン を合成 と は別に実行する こ と をお勧め し ます。
デザイ ン モ ジ ュ ールの読み込み
メ モ リ にデザ イ ンが読み込まれていない場合は、デザ イ ン を読み込む必要があ り ます。 ス タ テ ィ ッ ク デザ イ ンで も リ
コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル モジ ュ ールで も 、 こ れにはい く つかの方法があ り ます。 コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン を イ ンプ リ メ ン
ト し た後は、 チ ェ ッ ク ポ イ ン ト を使用 し て配置配線済みモジ ュ ール デー タ ベース を読み込みます。
方法 1 : ネ ッ ト リ ス ト デザイ ンの読み込み
こ の方法は、 Vivado 合成以外の ツールでモジ ュ ールを合成 し てい る 場合に使用 し ます。
read_edif <top>.edf/edn/ngc
read_edif <rp1_a>.edf/edn/ngc
read_edif <rp2_a>.edf/edn/ngc
link_design -top <top_module_name> -part <part>
表 2-2 : link_design コ マ ン ド のオプ シ ョ ン
コ マ ン ド オプ シ ョ ン
説明
-part
ターゲ ッ ト にす る ザ イ リ ン ク ス パーツ (例 : xc7k325tffg900-3) を
指定 し ます。
-top
イ ン プ リ メ ン ト さ れ る モ ジ ュ ールのモジ ュ ール/エ ン テ ィ テ ィ 名を 指
定 し ます。 link_design の前に set_property -top
<top_module_name> [current_fileset] が 実行 さ れ て い る 場
合、 こ のオプシ ョ ン を使用する 必要はあ り ません。
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パーシ ャ ル リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン コ マ ン ド
方法 2 : チ ェ ッ ク ポ イ ン ト を開 く /読み込む
ス タ テ ィ ッ ク (最上位) デザ イ ン の合成ま たは イ ン プ リ メ ン テーシ ョ ン結果がチ ェ ッ ク ポ イ ン ト と し て保存 さ れてい
る 場合は、 open_checkpoint コ マ ン ド を使用 し て読み込む こ と がで き ます。 こ の コ マ ン ド は ス タ テ ィ ッ ク デザ イ
ン チ ェ ッ ク ポ イ ン ト を読み込み、 ア ク テ ィ ブ メ モ リ で開 き ます。
open_checkpoint <file>
チ ェ ッ ク ポ イ ン ト が ス タ テ ィ ッ ク の も のではな く リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル モジ ュ ールの も のであ る 場合、イ ン ス タ ン ス
名を read_checkpoint -cell を使用 し て指定する 必要があ り ます。チ ェ ッ ク ポ イ ン ト が イ ンプ リ メ ン テーシ ョ ン
後のチ ェ ッ ク ポ イ ン ト であ る 場合は、 -strict オプシ ョ ン も 使用す る 必要が あ り ます。 こ のオプシ ョ ンは、 合成後
のチ ェ ッ ク ポ イ ン ト で使用 し て、 ポー ト が確実に一致す る よ う にす る こ と も で き ま す。 リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル モ
ジ ュ ールのチ ェ ッ ク ポ イ ン ト を読み込むには、 指定のセルのブ ラ ッ ク ボ ッ ク ス が含まれてい る 最上位デザ イ ンが開い
てい る 必要があ り ます。 その後、 次の コ マ ン ド を実行 し ます。
read_checkpoint -cell <cellname > <file> [-strict]
表 2-3 : read_checkpoint オプ シ ョ ン
オプ シ ョ ン名
説明
-cell
リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル モジ ュ ールの完全な階層名を指定 し ます。
-strict
セルを置 き 換え る のにポー ト が完全に一致 し てい る 必要があ り 、 パー
ツ、パ ッ ケージ、ス ピー ド グ レー ド 値が同一であ る こ と を確認 し ます。
イ ン プ リ メ ン テーシ ョ ン デー タ を復元す る 際には使用す る 必要が あ
り ます。
<file>
読み込むチ ェ ッ ク ポ イ ン ト (DCP) の完全パ ス ま たは相対パ ス を指定 し
ます。
方法 3 : チ ェ ッ ク ポ イ ン ト を開 く /デザイ ン を ア ッ プデー ト
こ の方法は、 合成結果がネ ッ ト リ ス ト (EDF/EDN/NGC) の形式であ り 、 ス タ テ ィ ッ ク 部分が既に イ ンプ リ メ ン ト さ れ
てい る 場合に便利です。 次の例に、 こ の状況が発生する 2 番目の コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンの コ マ ン ド を示 し ます。
open_checkpoint <top>.dcp
lock_design -level routing
update_design -cells <rp1> -from_file <rp1_b>.{edf/edn/ngc}
update_design -cells <rp2> -from_file <rp2_b>.{edf/edn/ngc}
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パーシ ャ ル リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン コ マ ン ド
複数のネ ッ ト リ ス ト があ る リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル モ ジ ュ ールの追加
リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル モジ ュ ールに複数のサブモジ ュ ール ネ ッ ト リ ス ト が含 ま れ る 場合、 Vivado ツールでサブモ
ジ ュ ール ネ ッ ト リ ス ト を処理す る のが困難な場合があ り ます。 こ れは、 PR フ ロ ーでは RM ネ ッ ト リ ス ト が メ モ リ で
既に開いてい る デザ イ ンに追加 さ れ る か ら です。 つま り update_design -cells コ マ ン ド を使用す る 必要があ り 、
各 EDIF フ ァ イ ルのセル名が必要ですが、 セル名を取得す る のが困難な場合があ り ます。
Vivado Design Suite で RM サブモジ ュ ール ネ ッ ト リ ス ト を読み込みやす く する には、 次の 2 つの方法があ り ます。
方法 1 : 1 つの RM チ ェ ッ ク ポ イ ン ト (DCP) を作成する
すべ て の ネ ッ ト リ ス ト を 含む RM チ ェ ッ ク リ ス ト (DCP) を 作成 し ま す。 こ の 場合、 すべ て の EDIF フ ァ イ ル を
add_files コ マ ン ド を使用 し て追加 し 、 EDIF フ ァ イ ルか ら それぞれのセルへの対応を解決す る のに link_design
コ マ ン ド を使用で き ます。 次に、 こ のプ ロ セ ス に使用する コ マ ン ド 例を示 し ます。
add_files [list rm.edf ip_1.edf … ip_n.edf]
# Run if RM XDC exists
add_files rm.xdc
link_design -top <rm_module> -part <part>
write_checkpoint rm_v#.dcp
close_project
そ の 後、 こ の新 し く 作成 し た RM チ ェ ッ ク ポ イ ン ト を PR フ ロ ー で 使用 し ま す。 次の コ マ ン ド 例 で は、 多数 の
update_design -cell コ マン ド を 1 つの read_checkpoint -cell コ マン ド で置 き 換え てい ます。
add_files static.dcp
link_design -top <top> part <part>
lock_design -level routing
read_checkpoint -cell <rm_inst> rm_v#.dcp
方法 2 : サブ モ ジ ュ ール ネ ッ ト リ ス ト を RM の最上位ネ ッ ト リ ス ト と 同 じ デ ィ レ ク ト リ に配置
update_design -cell コ マ ン ド を使用 し て PR デザ イ ンに最上位 RM ネ ッ ト リ ス ト を読み込む と き に、 すべての
サブモジ ュ ール ネ ッ ト リ ス ト が RM の最上位ネ ッ ト リ ス ト と 同 じ デ ィ レ ク ト リ に存在 し てい る よ う に し ます。 こ の
場合、 下位ネ ッ ト リ ス ト を指定す る 必要はな く 、 update_design -cells コ マン ド で自動的に読み込まれます。 こ
の方法は方法 1 ほ ど明示的ではあ り ませんが、 手順は少な く てすみます。 こ の場合に RM ネ ッ ト リ ス ト を読み込む コ
マ ン ド は、 次の よ う にな り ます。
add_files static.dcp
link_design -top <top> part <part>
lock_design -level routing
update_design -cells <rm_inst> -from_file rm_v#.edf
上記の最後の コ マ ン ド (update_design) に よ り 、 下位ネ ッ ト リ ス ト が rm_v#.edf と 同 じ デ ィ レ ク ト リ にあれば自
動的に読み込まれます。
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パーシ ャ ル リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン コ マ ン ド
イ ン プ リ メ ン テーシ ョ ン
PR フ ロ ーでは、ハー ド ウ ェ アに さ ま ざ ま な コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン を使用で き る ので、複数の イ ンプ リ メ ン テーシ ョ
ン run が必要です。 PR デザ イ ン の各 イ ンプ リ メ ン テーシ ョ ンは コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン と 呼ばれ ます。 デザ イ ン の
各モジ ュ ール (ス タ テ ィ ッ ク ま たは リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル モジ ュ ール) は、 イ ンプ リ メ ン ト す る か イ ン ポー ト (既に イ
ン プ リ メ ン ト さ れてい る 場合) で き ま す。 ス タ テ ィ ッ ク デザ イ ン の イ ン プ リ メ ン テーシ ョ ン結果は各 コ ン フ ィ ギ ュ
レーシ ョ ンで一貫 し てい る 必要があ る ので、1 つの コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン で イ ンプ リ メ ン ト し 、ほかの コ ン フ ィ ギ ュ
レーシ ョ ンでは イ ンポー ト し ます。 追加の コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンは、 ス タ テ ィ ッ ク 部分を イ ン ポー ト し 、 各 リ コ ン
フ ィ ギ ャ ラ ブル モジ ュ ールを イ ンプ リ メ ン ト / イ ン ポー ト す る こ と に よ り 作成で き ます。
PR での イ ン プ リ メ ン テーシ ョ ン コ マ ン ド お よ びオプシ ョ ン のサポー ト に制限はあ り ま せんが、 パーシ ャ ル リ コ ン
フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンの基本的な要件に従っ ていない場合、 一部の最適化お よ びサブルーチンが実行 さ れない こ と があ
り ます。 link_design ま たは open_checkpoint コ マ ン ド を使用 し て論理デザ イ ン を読み込む と 、 次の コ マ ン ド
を実行で き る よ う にな り ます。
# Run if all constraints are not already loaded
read_xdc
# Optional command
opt_design
place_design
# Optional command
phys_opt_design
route_design
イ ン プ リ メ ン テーシ ョ ン デー タ の保持
PR フ ロ ーでは、 最初の コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンか ら の ス タ テ ィ ッ ク ロ ジ ッ ク の配置配線結果を、 その後の コ ン フ ィ
ギ ュ レーシ ョ ン用に固定する 必要があ り ます。最初の コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンの ス タ テ ィ ッ ク イ ンプ リ メ ン テーシ ョ
ンは、 チ ェ ッ ク ポ イ ン ト と し て保存 し ます。 その後の コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンでチ ェ ッ ク ポ イ ン ト を読み込む際、 配
置配線を固定 し て、 異な る コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン間で ス タ テ ィ ッ ク デザ イ ンが完全に同一にな る よ う に し ます。 イ
ン ポ ー ト し た チ ェ ッ ク ポ イ ン ト ( ス タ テ ィ ッ ク ま た は リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブ ル) の 配 置配 線 を 固定 す る に は、
lock_design コ マ ン ド を使用 し ます。
lock_design -level routing [cell_name]
上記の コ マ ン ド を使用 し て ス タ テ ィ ッ ク ロ ジ ッ ク を固定す る 場合は、 [cell_name] の指定はオプシ ョ ンです。
lock_design -level routing
イ ンポー ト さ れた RM の結果を固定する には、 イ ンプ リ メ ン テーシ ョ ン後のチ ェ ッ ク ポ イ ン ト 内で完全な階層名を指
定する 必要があ り ます。
lock_design -level routing u0_RM_instance
パーシ ャ ル リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンでは、 サポー ト さ れ る 保持レベルは routing のみです。 こ の コ マン ド にはほ
かの保持レベル も あ り ますが、 ほかの階層デザ イ ン フ ロ ーでのみ使用す る よ う に し て く だ さ い。
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パーシ ャ ル リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンの制約 と プ ロパテ ィ
パーシ ャル リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンの制約 と
プ ロパテ ィ
パーシ ャ ル リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン フ ロ ー特定のプ ロ パテ ィ と 制約がい く つかあ り ます。こ れ ら は PR 特定の イ ン
プ リ メ ン テーシ ョ ン プ ロ セ ス を開始 し 、 パーシ ャ ル ビ ッ ト ス ト リ ームに特定の性質を適用 し ます。 パーシ ャ ル リ コ
ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン用には、 次の 4 種類の制約お よびプ ロ パテ ィ があ り ます。
•
モジ ュ ールを リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル と 定義 (必須)
•
リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル領域の フ ロ アプ ラ ン を作成 (必須)
•
コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン後に リ セ ッ ト を適用 (オプシ ョ ン、 強 く 推奨)
•
表示ス ク リ プ ト を オン (オプシ ョ ン)
モ ジ ュ ールを リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル と 定義
PR デザ イ ン を イ ンプ リ メ ン ト す る には、各 リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル モジ ュ ールを その よ う に指定す る 必要があ り ます。
こ れには、 リ コ ン フ ィ ギ ュ レ ーシ ョ ンす る 各階層セルの最上位にプ ロ パテ ィ を設定す る 必要があ り ます。 た と えば、
inst_count と い う 名前の リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル パーテ ィ シ ョ ンがあ り 、 こ のパーテ ィ シ ョ ンに 2 つの リ コ ン フ ィ ギ ャ
ラ ブル モジ ュ ール count_up お よび count_down があ る デザ イ ン を考え た場合、 最初の コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン を イ ン
プ リ メ ン ト する 前に次の コ マ ン ド を実行する 必要があ り ます。
set_property HD.RECONFIGURABLE TRUE [get_cells inst_count]
こ れに よ り 、 PR デザ イ ン を正 し く イ ンプ リ メ ン ト す る ために必要な ツールのパーシ ャ ル リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン
機能がア ク テ ィ ブにな り ます。 HD.RECONFIGURABLE プ ロ パテ ィ に よ り 、 い く つかの制約お よ び タ ス ク が適用 さ れ
ます。
•
指定のセルお よ び イ ン タ ーフ ェ イ ス ネ ッ ト に DONT_TOUCH を設定 し ます。 こ れに よ り 、 モジ ュ ールの境界を
越え た最適化は実行 さ れな く な り ます。
•
セルの Pblock に EXCLUDE_PLACEMENT を設定 し ます。 こ れに よ り 、 ス タ テ ィ ッ ク ロ ジ ッ ク が リ コ ン フ ィ ギ ャ
ラ ブル領域に配置 さ れ る こ と はな く な り ます。
•
セルの Pblock に CONTAIN_ROUTING を設定 し ます。 こ れに よ り 、 リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル モジ ュ ールのすべて
の配線が境界内に収め ら れます。
•
DRC、 ク ロ ッ ク 配線な ど で特別の コ ー ド を イ ネーブルに し ます。
リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル領域のフ ロ ア プ ラ ン を作成
各 リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル パーテ ィ シ ョ ンには、 リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル モジ ュ ールに使用可能な物理 リ ソ ース を定義
する ため Pblock が必要です。 こ の Pblock は リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル パーテ ィ シ ョ ンに設定する ので、 次の制限お よ び
要件が適用 さ れます。
•
Pblock には CLB/SLICE、 DSP、 BRAM サ イ ト のみを含め ます。 領域がほかのサ イ ト タ イ プ と 重な る 可能性 も あ
り ますが、 こ れ ら のほかのサ イ ト は resize_pblock コ マン ド に含めない よ う にす る 必要があ り ます。
•
各コ ンポーネ ン ト タ イ プの複数の Pblock 矩形を使用 し て リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル パーテ ィ シ ョ ン領域を作成で き
ま すが、 配線性のため、 こ れ ら の矩形は連続 し てい る 必要が あ り ま す。 リ コ ン フ ィ ギ ュ レ ーシ ョ ン不可能な リ
ソ ース を考慮 し たギ ャ ッ プは許容 さ れます。
•
RESET_AFTER_RECONFIG プ ロ パテ ィ を使用す る 場合は、 Pblock の高 さ を ク ロ ッ ク 領域の境界に揃え る 必要が
あ り ます。 詳細は、 「 リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン後に リ セ ッ ト を適用」 を参照 し て く だ さ い。
•
Pblock の幅お よ び構成に よ り 、 イ ン タ ー コ ネ ク ト 列が分割 さ れない よ う にす る 必要があ り ます。 詳細は、 第 3 章
の 「 リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル パーテ ィ シ ョ ンの Pblock のサ イ ズ と 形状」 を参照 し て く だ さ い。
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パーシ ャ ル リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンの制約 と プ ロパテ ィ
•
Pblock がデザ イ ンのほかの Pblock と 重な ら ない よ う にす る 必要があ り ます。
•
リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル パーテ ィ シ ョ ンのネ ス ト ( コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル パーテ ィ シ ョ ン内に別の リ コ ン フ ィ ギ ャ
ラ ブル パーテ ィ シ ョ ン を含め る ) は現在の と こ ろサポー ト さ れてい ません。
表 2-4 : Pblock のコ マ ン ド と プ ロパテ ィ
コ マ ン ド /プ ロパテ ィ 名
説明
create_pblock
各 リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル パーテ ィ シ ョ ン イ ン ス タ ン ス の初期 Pblock を作成 し
ます。
add_cells_to_pblock
Pblock に含まれ る イ ン ス タ ン ス を指定 し ます。 通常、 ボ ト ム ア ッ プ合成で定義
さ れ る 階層レベルを指定 し ます。
resize_pblock
Pblock のサ イ ト タ イ プ (SLICE、 RAMB36 な ど) と サ イ ト 位置を定義 し ます。
RESET_AFTER_RECONFIG
リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル領域での専用 GSR イ ベン ト の使用を制御する Pblock プ
ロ パテ ィ です。 こ のプ ロ パテ ィ を使用す る こ と を強 く お勧め し ます。 ただ し 、
Pblock の高 さ が ク ロ ッ ク 領域の境界に揃え ら れてい る 必要があ り ます。
CONTAIN_ROUTING
Pblock に含 ま れ な い配線 リ ソ ー ス が使用 さ れな い よ う にす る Pblock プ ロ パ
テ ィ です。 こ のプ ロ パテ ィ は PR では必須で、 リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル パーテ ィ
シ ョ ンに対 し て自動的に True に設定 さ れます。 ス タ テ ィ ッ ク 配線で Pblock 内
の リ ソ ース を使用す る こ と は許容 さ れます。
EXCLUDE_PLACEMENT
定義 さ れた Pblock 範囲内に Pblock に含ま れない ロ ジ ッ ク が配置 さ れない よ う
にす る Pblock プ ロ パテ ィ です。 こ のプ ロ パテ ィ は PR では必須で、 リ コ ン フ ィ
ギ ャ ラ ブル パーテ ィ シ ョ ンに対 し て自動的に True に設定 さ れます。
RESET_AFTER_RECONFIG が使用 さ れない場合は、 LOC プ ロ パテ ィ を使用 し
て ス タ テ ィ ッ ク ロ ジ ッ ク を リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル パーテ ィ シ ョ ン内に配置で
き ます。
次に、 リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル パーテ ィ シ ョ ンの制約例を示 し ます。
#define a new pblock
create_pblock pblock_count
#add a hierarchical module to the pblock
add_cells_to_pblock [get_pblocks pblock_count] [get_cells [list inst_count]]
#define the size and components within the pblock
resize_pblock [get_pblocks pblock_count] -add {SLICE_X136Y50:SLICE_X145Y99}
resize_pblock [get_pblocks pblock_count] -add {RAMB18_X6Y20:RAMB18_X6Y39}
resize_pblock [get_pblocks pblock_count] -add {RAMB36_X6Y10:RAMB36_X6Y19}
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パーシ ャ ル リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンの制約 と プ ロパテ ィ
Vivado IDE でのフ ロ ア プ ラ ン
プ ロ ジ ェ ク ト モー ド はサポー ト さ れてい ま せんが、 Vivado IDE を使用 し て表示お よ び配置 タ ス ク を 実行で き ま す。
[Device] ビ ュ ーを使用 し て、 フ ロ アプ ラ ン用に Pblock 制約を作成お よ び変更す る のがその よ い例です。 まず、 合成済
みス タ テ ィ ッ ク デザ イ ン と 最大の リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル モジ ュ ールを開 き ます。 次に、 『Vivado Design Suite チ ュ ー
ト リ アル : パーシ ャ ル リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン』 (UG947) [参照 6] のチ ュ ー ト リ アル デザ イ ン を使用 し た コ マン ド
例を示 し ます。
open_checkpoint synth/Static/top_synth.dcp
read_checkpoint -cell [get_cells inst_count] synth/count_up/count_synth.dcp
read_checkpoint -cell [get_cells inst_shift] synth/shift_right/shift_synth.dcp
set_property HD.RECONFIGURABLE true [get_cells inst_count]
set_property HD.RECONFIGURABLE true [get_cells inst_shift]
こ の時点で、 フル コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンが メ モ リ に読み込まれ、 リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル パーテ ィ シ ョ ンが定義 さ
れます。 リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル パーテ ィ シ ョ ン用の Pblock 制約を作成す る には、 [Netlist] ビ ュ ーで イ ン ス タ ン ス ( こ
の場合は inst_count ま たは inst_shift) を右 ク リ ッ ク し 、 [Draw Pblock] を ク リ ッ ク し ます。 [Device] ビ ュ ーで矩形を作成
し 、 こ の リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル パーテ ィ シ ョ ンの リ ソ ース を選択 し ます。
こ の Pblock を選択す る と 、[Properties] ビ ュ ーに使用可能な リ ソ ース数 と 必要な リ ソ ース数が表示 さ れます。 必要な数
は現在読み込まれてい る リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル モジ ュ ールに よ っ て異な り 、ほかのモジ ュ ールの要件は異な る 場合が
あ る こ と に注意 し て く だ さ い。適切な形状 (L 字型な ど) を作成する ために矩形を追加する 必要があ る 場合は、[Device]
ビ ュ ーで Pblock を右 ク リ ッ ク し 、 [Add Pblock Rectangle] を ク リ ッ ク し ます。
デザ イ ン ルール チ ェ ッ ク (DRC) を実行 し て、 メ モ リ 内の コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンで フ ロ アプ ラ ンお よ びその他の項
目を検証 し ます。 DRC を実行す る には、 [Tools] → [Report] → [Report DRC] を ク リ ッ ク し 、 [Partial Reconfiguration] が
オンにな っ てい る こ と を確認 し ます (図 2-1)。 Pblock に HD.RECONFIGURABLE が設定 さ れてい る 場合、 1 つの DRC
のみが実行可能で、 次の図に示 さ れてい る すべては実行で き ません。
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X-Ref Target - Figure 2-1
図 2-1 : Vivado IDE でのパーシ ャ ル リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン DRC
こ れ ら の DRC は、 Tcl コ ン ソ ールま たは ス ク リ プ ト で report_drc コ マン ド を使用 し て実行 し ます。 パーシ ャ ル リ
コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン用のチ ェ ッ ク のみを実行する 場合は、 次の コ マ ン ド を使用 し ます。
report_drc -checks [get_drc_checks HDPR*]
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パーシ ャ ル リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンの制約 と プ ロパテ ィ
デザ イ ン プ ロ セ ス の特定の段階に対す る チ ェ ッ ク を実行す る には、 -ruledeck オプシ ョ ン を使用で き ます。 た と え
ば、 配置配線済みのデザ イ ンに対 し て次の コ マ ン ド を実行で き ます。
report_drc -ruledeck bitstream_checks
フ ロ アプ ラ ン制約を保存する には、 [Tcl Console] ビ ュ ーに次の コ マン ド を入力 し ます。
write_xdc top_fplan.xdc
こ の制約フ ァ イ ルに保存 さ れた Pblock 制約は、直接使用す る か、別の最上位デザ イ ン制約フ ァ イ ルに コ ピー し て使用
で き ます。 こ の XDC フ ァ イ ルには、 新 し く 追加 し た制約だけでな く 、 メ モ リ に読み込まれてい る 現在のデザ イ ンの
制約すべてが含まれます。
注意 : Vivado IDE の [File] → [Save Checkpoint] ま たは同等のア イ コ ン を使用 し てデザ イ ン全体を保存 し ないで く だ さ
い。 読み込ま れてい る デザ イ ン を こ の方法で保存す る と 、 合成済みス タ テ ィ ッ ク デザ イ ン チ ェ ッ ク ポ イ ン ト が リ コ
ン フ ィ ギ ャ ラ ブル モジ ュ ール と 追加制約を含む新 し いバージ ョ ン で上書 き さ れます。
パーテ ィ シ ョ ン ピ ン
リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル パーテ ィ シ ョ ン に定義 さ れた Pblock 領域内には、 パーテ ィ シ ョ ン ピ ン と 呼ばれ る イ ン タ ー
フ ェ イ ス ポ イ ン ト が自動的に作成 さ れます。 こ れ ら の仮想 I/O は イ ン タ ーコ ネ ク ト タ イ ル内にア ン カー ポ イ ン ト と
し て作成 さ れ、 モジ ュ ール間で一定に保たれます。 こ れ ら のア ン カー ポ イ ン ト を作成す る のに、 LUT やフ リ ッ プ フ
ロ ッ プな ど の物理 リ ソ ース は不要で、 遅延が追加 さ れ る こ と も あ り ません。
ツールに よ り ソ ース、 ロ ー ド 、 お よ び タ イ ミ ン グ要件に基づいて位置が選択 さ れますが、 ユーザーが こ れ ら の位置を
駆動する こ と も で き ます。 次の制約を適用する と 、 パーテ ィ シ ョ ン ピ ンの配置に影響を与え る こ と がで き ます。
表 2-5 : パーテ ィ シ ョ ン ピ ンの配置に影響を与え る プ ロパテ ィ
コ マ ン ド /プ ロパテ ィ 名
説明
HD.PARTPIN_LOCS
配線 さ れる指定ポー ト に イ ン ターコ ネ ク ト タ イ ル (INT) を指定し ます。
HD.PARTPIN_RANGE よ り も優先 さ れます。 こ のプ ロパテ ィ は、 リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ
ブル パーテ ィ シ ョ ンの境界の両側にあ る ロ ジ ッ ク の配置および配線に影響し ます。
ク ロ ッ ク ポー ト には使用 し ないで く だ さ い。 ク ロ ッ ク ポー ト に使用す る と 、 ク
ロ ッ ク に ロ ーカル配線が使用 さ れます。
こ のプ ロ パテ ィ を専用接続には使用 し ないで く だ さ い。
HD.PARTPIN_RANGE
指定 し た ポ ー ト を 配線す る た め に使用可能 な コ ン ポ ー ネ ン ト サ イ ト (SLICE、
DSP、 BRAM) ま たは イ ン タ ー コ ネ ク ト タ イ ル (INT) の範囲を定義 し ます。
ク ロ ッ ク ポー ト には使用 し ないで く だ さ い。 ク ロ ッ ク ポー ト に使用す る と 、 ク
ロ ッ ク に ロ ーカル配線が使用 さ れます。
こ のプ ロ パテ ィ を専用接続には使用 し ないで く だ さ い。
パーテ ィ シ ョ ン ピ ンの配置に影響を与え る プ ロ パテ ィ の例
•
set_property HD.PARTPIN_LOCS INT_R_X4Y153 [get_ports <port_name>]
•
set_property HD.PARTPIN_RANGE SLICE_X4Y153:SLICE_X5Y157 [get_ports <port_name>]
イ ン タ ーコ ネ ク ト タ イ ル サ イ ト の イ ン ス タ ン ス名は、 [Device] ビ ュ ーで [Routing Resources] を イ ネーブルにす る と 表
示で き ます。
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パーシ ャ ル リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンの制約 と プ ロパテ ィ
リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン後に リ セ ッ ト を適用
リ コ ン フ ィ ギ ュ レ ーシ ョ ン後に リ セ ッ ト す る 機能を使用す る と 、 パーシ ャ ル リ コ ン フ ィ ギ ュ レ ーシ ョ ン中に リ コ ン
フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン さ れ る 領域が一定 し た状態に保持 さ れ、 新 し い リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル モジ ュ ールのすべての ロ
ジ ッ ク が開始値に初期化 さ れます。 パーシ ャ ル リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン中、 ス タ テ ィ ッ ク 配線は影響を受けずに領
域を通過する こ と がで き 、デバ イ ス のほかの部分にあ る ス タ テ ィ ッ ク ロ ジ ッ ク (お よ びほかの PR 領域) は通常どお り
動作 し 続け ます。 こ の機能を使用す る パーシ ャ ル リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンは、 FPGA の初期 コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ
ン と 同様に動作 し 、 同期エ レ メ ン ト が既知の初期ス テー ト にな り ます。
次に、 RESET_AFTER_RECONFIG プ ロ パテ ィ の構文を示 し ます。
set_property RESET_AFTER_RECONFIG true [get_pblocks <reconfig_pblock_name>]
リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン後に リ セ ッ ト する 機能を適用する には、Pblock 制約が リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン フ レーム
に揃え ら れてい る 必要があ り ます。 GSR は領域内のすべての同期エ レ メ ン ト に影響す る ので、 リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル
フ レームのみを使用す る 必要があ り ます。 こ れ ら の リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル フ レーム内でには ス タ テ ィ ッ ク ロ ジ ッ ク
は配置で き ません ( ス タ テ ィ ッ ク 配線は可能)。 Pblock の高 さ が ク ロ ッ ク 領域の境界に揃え ら れてい る 必要が あ り ま
す。 こ れは、 こ れが リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル フ レームの基本領域に一致 し てい る か ら です。
図 2-2 では、 左側の Pblock (pblock_shift) は、 Pblock の上辺 と 下辺が ク ロ ッ ク 領域 X1Y3 の高 さ に揃 っ て い る ので、
RESET_AFTER_RECONFIG 機能 を 使 用 で き ま す。 右側 の Pblock (pblock_count) は、 上 辺 が 揃 っ て い な い の で、
RESET_AFTER_RECONFIG は使用で き ません。 こ の場合、 モジ ュ ールがパーシ ャ ル リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン さ れ
た後に、 Pblock と ク ロ ッ ク 領域の上辺ま でに配置 さ れてい る ス タ テ ィ ッ ク ロ ジ ッ ク が GSR の影響を受け ます。
X-Ref Target - Figure 2-2
図 2-2 : RESET_AFTER_RECONFIG を使用可能な Pblock (左) と 使用不可能な Pblock (右)
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ツール フ ロー
別のや り 方 と し て、 こ のプ ロ パテ ィ を使用せず、 正 し く 機能す る ために初期化が必要な リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン さ
れた ロ ジ ッ ク に ロ ーカル リ セ ッ ト を適用す る 方法があ り ます。 こ の方法では、Pblock の高 さ ク ロ ッ ク 領域の境界に揃
え る 必要はあ り ません。 GSR ま たは ロ ーカル リ セ ッ ト を使用 し ない場合、 リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル モジ ュ ール内の同
期エ レ メ ン ト が初期の開始値にな ら ない可能性があ り ます。
表示ス ク リ プ ト を オ ン
パーシ ャ ル ビ ッ ト ス ト リ ームの一部であ る コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン タ イ ルを、 Vivado IDE の [Device] に表示で き ま
す。 こ れ ら は、 イ ンプ リ メ ン テーシ ョ ン中に作成 さ れ る ス ク リ プ ト で特定 さ れます。 ス ク リ プ ト の作成を オンにす る
には、 イ ンプ リ メ ン テーシ ョ ンの開始前に次のパ ラ メ ー タ ーを設定 し ます。
set_param HD.VISUAL true
こ れに よ り 、 run ス ク リ プ ト を起動 し たデ ィ レ ク ト リ 内に hd_visual デ ィ レ ク ト リ が作成 さ れ、 こ のデ ィ レ ク ト リ
に複数の ス ク リ プ ト が配置 さ れま す。 こ れ ら の ス ク リ プ ト を使用す る には、 Vivado IDE に配線済みデザ イ ン チ ェ ッ
ク ポ イ ン ト を読み込み、 ス ク リ プ ト のいずれかを実行 し ます。 こ れ ら のデザ イ ン特定の ス ク リ プ ト では、 ユーザーが
定義 し た コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン タ イ ルをハ イ ラ イ ト 、パーシ ャ ル BIT フ ァ イ ルを作成す る のに使用 さ れた コ ン フ ィ
ギ ュ レーシ ョ ン フ レーム を表示、 PR フ ロ アプ ラ ン か ら 除外 さ れたサ イ ト を示 し ます。 モジ ュ ール解析や Tandem コ
ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン な ど のほかの フ ロ ー用に も ス ク リ プ ト が作成 さ れますが、 こ れ ら は PR では使用 さ れません。
ツール フ ロー
こ のセ ク シ ョ ンでは基本フ ロ ーを説明 し 、 こ の フ ロ ーを実行する ためのサ ンプル コ マン ド を示 し ます。
合成
ス タ テ ィ ッ ク モジ ュ ールを含む各モジ ュ ールは、それぞれにネ ッ ト リ ス ト /チ ェ ッ ク ポ イ ン ト が作成 さ れ る よ う に、ボ
ト ム ア ッ プ合成する 必要があ り ます。
1.
最上位モジ ュ ールの合成
read_verilog top.v (お よ び リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル モジ ュ ールのブ ラ ッ ク ボ ッ ク ス モジ ュ ール定義
を含むス タ テ ィ ッ ク デザ イ ンに関連する その他の HDL)
こ の後次を実行 し ます。
read_xdc top_synth.xdc
synth_design -top top -part xc7k70tfbg676-2
write_checkpoint top_synth.dcp
2.
リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル モジ ュ ールの合成
read_verilog rp1_a.v
synth_design -top rp1 -part xc7k70tfbg676-2 -mode out_of_context
write_checkpoint rp1_a_synth.dcp
3.
残 り の各 リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル モジ ュ ールの合成
read_verilog rp1_b.v
synth_design -top rp1 -part xc7k70tfbg676-2 -mode out_of_context
write_checkpoint rp1_b_synth.dcp
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ツール フ ロー
イ ン プ リ メ ン テーシ ョ ン
すべての リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル モジ ュ ールを少な く と も 1 回 イ ンプ リ メ ン ト す る のに必要な数の コ ン フ ィ ギ ュ レー
シ ョ ン を作成 し ます。 最初の コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンで、最上位 と 最初の リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル モジ ュ ールの合成結
果を読み込みます。 モジ ュ ールを リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル と マー ク し 、 イ ンプ リ メ ン テーシ ョ ン を実行 し ます。 リ コ ン
フ ィ ギ ャ ラ ブル モジ ュ ールを必要に応 じ て再利用で き る よ う に、 チ ェ ッ ク ポ イ ン ト を保存 し ます。 最後に、 デザ イ ン
か ら リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル モジ ュ ールを削除 し (update_design -cell -black_box)、 ス タ テ ィ ッ ク デザ イ ン
のみのチ ェ ッ ク ポ イ ン ト を保存 し ます。
コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン 1 :
open_checkpoint top_synth.dcp
read_xdc top_impl.xdc
read_checkpoint -cell rp1 rp1_a_synth.dcp
set_property HD.RECONFIGURABLE true [get_cells rp1]
opt_design
place_design
route_design
write_checkpoint config1_routed.dcp
write_checkpoint -cell rp1 rp1_a_route_design.dcp
update_design -cell rp1 -black_box
write_checkpoint static_routed.dcp
2 番目の コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンでは、リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル モジ ュ ールがブ ラ ッ ク ボ ッ ク ス と し て含まれてい る ス
タ テ ィ ッ ク 部分の配置配線済みチ ェ ッ ク ポ イ ン ト を読み込み (閉 じ てい る 場合)、 固定 し ます。 その後 2 番目の リ コ ン
フ ィ ギ ャ ラ ブル モジ ュ ールの合成結果を読み込み、 デザ イ ン を イ ンプ リ メ ン ト し ます。 最後に、 リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブ
ル モジ ュ ールの 2 番目のバージ ョ ンの イ ンプ リ メ ン テーシ ョ ン チ ェ ッ ク ポ イ ン ト を保存 し ます。
コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン 2 :
open_checkpoint static_routed.dcp
lock_design -level routing
read_checkpoint -cell rp1 rp1_b_synth.dcp
opt_design
place_design
route_design
write_checkpoint config2_routed.dcp
write_checkpoint -cell rp1 rp1_b_route_design.dcp
ヒ ン ト : 各 コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン を別の フ ォ ルダーに分け、 すべての中間チ ェ ッ ク ポ イ ン ト 、 ロ グお よ びレ ポー ト
フ ァ イ ル、 BIT フ ァ イ ル、 その他のデザ イ ン出力が個別に保存 さ れ る よ う に し ます。
複数の リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル パーテ ィ シ ョ ンがあ る 場合は、 ほかの コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン も 必要です。追加の コ ン
フ ィ ギ ュ レ ーシ ョ ンは、 以前に イ ン プ リ メ ン ト 済みの リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル モジ ュ ールを イ ン ポー ト し て、 ハー ド
ウ ェ アに読み込むフル デザ イ ン を作成す る こ と に よ り 、 作成する こ と も 可能です。 こ れは、 適切な電源投入の組み合
わせでフル ビ ッ ト ス ト リ ーム を作成す る 場合、 ま たは ス タ テ ィ ッ ク タ イ ミ ン グ解析、消費電力解析、 シ ミ ュ レーシ ョ
ン を実行する ために有益です。
重要 : イ ン プ リ メ ン ト 済み リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル モジ ュ ール チ ェ ッ ク ポ イ ン ト を再利用す る 際の問題につい ては、
第 5 章の 「既知の問題」 を参照 し て く だ さ い。
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ツール フ ロー
レ ポー ト
イ ンプ リ メ ン テーシ ョ ン フ ロ ーの各段階では、 パーシ ャ ル リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン特定のデザ イ ン ルール チ ェ ッ
ク (DRC) が実行 さ れます。 イ ンプ リ メ ン テーシ ョ ンで表示 さ れ る メ ッ セージに注意 し 、 ク リ テ ィ カル警告が発生 し て
いないかを確認 し ます。 こ れ ら の メ ッ セージは、 モジ ュ ール イ ン タ ーフ ェ イ ス、 フ ロ アプ ラ ン、 PR デザ イ ンのその
他の面を最適化する のに役立ち ます。
生成 さ れ る レ ポ ー ト に は、 PR 特定 の セ ク シ ョ ン は あ り ま せ ん が、 有益 な 情報 が 含 ま れ て い ま す。 た と え ば、
report_utilization コ マ ン ド で -pblocks オプシ ョ ン を使用す る と 、 リ ソ ー ス使用率を取得で き ます。 こ の コ
マ ン ド を実行する と 、指定 し た リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル モジ ュ ール内で使用可能な リ ソ ース数 と 使用 さ れてい る リ ソ ー
ス数が示 さ れます。 次に、 『Vivado Design Suite チ ュ ー ト リ アル : パーシ ャ ル リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン』 (UG947) [参
照 6] のデザ イ ン を使用 し た コ マ ン ド 例を示 し ます。
report_utilization -pblocks [get_pblocks pblock_count]
コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンの検証
すべての コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン を完全に配置配線 し た ら 、 pr_verify を使用 し て最終検証チ ェ ッ ク を実行 し 、 コ
ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン間の一貫性を確認で き ます。 こ の コ マン ド では、 複数の配線済みチ ェ ッ ク ポ イ ン ト (DCP) を引
数 と し て指定 し 、 それ ら のチ ェ ッ ク ポ イ ン ト 間での ス タ テ ィ ッ ク イ ン プ リ メ ン テーシ ョ ン と パーテ ィ シ ョ ン ピ ン配
置の違い を レ ポー ト で き ます。 こ の比較では、 RM 内の配置配線は無視 さ れます。
2 つの コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンのみを比較す る 場合は、 2 つの配線済みチ ェ ッ ク リ ス ト を <file1> お よ び <file2>
と し て リ ス ト し ます。 pr_verify に よ り 両方が メ モ リ に読み込ま れ、 比較 さ れます。 3 つ以上の コ ン フ ィ ギ ュ レー
シ ョ ン を 比較す る 場合は、 -initial オプ シ ョ ン を 使用 し て マ ス タ ー コ ン フ ィ ギ ュ レ ーシ ョ ン を 指定 し て か ら 、
-additional オプシ ョ ン を使用 し て複数の コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン を中か っ こ ({ }) で囲んで リ ス ト し ます。 マ ス
タ ー コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンが メ モ リ に保持 さ れ、 残 り の コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンがそれ と 比較 さ れます。 PR 検証
チ ェ ッ ク で問題が検出 さ れた コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンがあ る 場合は、 ど の コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンに対 し て も ビ ッ ト
ス ト リ ーム を生成 し ないで く だ さ い。
pr_verify [-full_check] [-file <arg>] [-initial <arg>] [-additional <arg>] [-quiet]
[-verbose] [<file1>] [<file2>]
表 2-6 : pr_verify コ マ ン ド のオプ シ ョ ン
コ マ ン ド オプ シ ョ ン
説明
-full_check
デフ ォ ル ト では、 最初の差異のみが レ ポー ト さ れます。 こ のオプシ ョ
ン を true に設定す る と 、 配置ま たは配線の差異がすべて レ ポー ト さ
れます。
-file
結果を保存す る フ ァ イ ルの名前を指定 し ます。 こ のオプシ ョ ン を使用
し ない場合、 出力は コ ン ソ ールに表示 さ れます。
-initial
すべてのチ ェ ッ ク ポ イ ン ト の比較基準 と な る 1 つの配線済みデザ イ ン
チ ェ ッ ク ポ イ ン ト を指定 し ます。
-additional
-initial で指定 し たチ ェ ッ ク ポ イ ン ト と 比較す る 配線済みデザ イ ン
チ ェ ッ ク ポ イ ン ト を 1 つま たは複数指定 し ます。 複数のチ ェ ッ ク ポ イ
ン ト を リ ス ト す る 場合は、 次の よ う に中かっ こ で囲みます。
{config2.dcp config3.dcp config4.dcp}
-quiet
コ マ ン ド エ ラ ーを無視 し ます。
-verbose
プ ロ グ ラ ム実行中 メ ッ セージの制限を解除 し 、 すべての メ ッ セージ を
表示 し ます。
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ツール フ ロー
次に、 2 つの コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン を比較する コ マ ン ド ラ イ ン例を示 し ます。
pr_verify -full_check config1_routed.dcp config2_routed.dcp -file pr_verify_c1_c2.log
次は、 3 つの コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン を検証する 例です。
pr_verify -full_check -initial config1.dcp -additional {config2.dcp config3.dcp} -file
three_config.log
『Vivado Design Suite チ ュ ー ト リ アル : パーシ ャ ル リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン』 (UG947) [参照 6] で提供 さ れ る ス ク リ
プ ト には、 verify_configs と い う Tcl プ ロ シージ ャ が含 ま れてお り 、 存在す る すべての コ ン フ ィ ギ ュ レ ーシ ョ
ン に対 し て pr_verify が実行 さ れ、 DCP が一貫 し てい る かが レ ポー ト さ れます。
ビ ッ ト ス ト リ ームの生成
ビ ッ ト ス ト リ ーム を生成す る には、 フ ラ ッ ト フ ロ ー と 同様、 write_bitstream コ マ ン ド を使用 し ます。 各デザ イ
ン コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン に対 し て write_bitstream を実行 し 、 フ ル標準 コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン フ ァ イ ル と 、
その コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン内の各 リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル モジ ュ ールに対 し てパーシ ャ ル BIT フ ァ イ ルを 1 つずつ
作成 し ます。
write_bitstream コ マ ン ド の -file オプシ ョ ン で コ ン フ ィ ギ ュ レ ーシ ョ ン名 と リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル モジ ュ ー
ル名を指定する こ と をお勧め し ます。 ベース BIT フ ァ イ ル名のみが変更可能なので、 各 コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンに ど
の リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル モジ ュ ールを選択 し てい る か を記録 し てお く こ と が重要です。
次に、 上記のデザ イ ン を使用 し て、 配線済みチ ェ ッ ク ポ イ ン ト ( コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン) を読み込み、 すべての イ ン
プ リ メ ン ト 済み リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル モジ ュ ールの ビ ッ ト ス ト リ ーム を作成す る 例を示 し ます。
read_checkpoint config1_routed.dcp
write_bitstream config1
こ の コ マン ド に よ り 、 config1.bit と い う フル デザ イ ン ビ ッ ト ス ト リ ームが作成 さ れます。 電源を投入し た と き に、
こ のビ ッ ト ス ト リ ーム を使用し てデバイ ス をプロ グ ラ ム し ます。 こ のビ ッ ト ス ト リ ームには、 リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル モ
ジ ュールの機能も含まれています。 こ の コ マン ド は、 FPGA の動作中に これら のモジ ュールを リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン
するパーシ ャル BIT フ ァ イ ル config1_pblock_rp1_partial.bit および config1_pblock_rp2_partial.bit も
作成し ます。 各コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンに対し て これら の手順を繰 り 返し ます。
ス タ テ ィ ッ ク デザ イ ンのパ ワーオン コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンが必要な場合は、update_design -black_box の実
行後、 空の リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル パーテ ィ シ ョ ン を含むチ ェ ッ ク ポ イ ン ト に対 し て write_bitstream コ マン ド を
実行 し ます。 こ のブ ラ ッ ク ボ ッ ク ス コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン を圧縮 し 、 BIT フ ァ イ ルのサ イ ズお よ び コ ン フ ィ ギ ュ
レーシ ョ ン時間を削減で き ます。 RP の出力は駆動 さ れないので、 電源が投入 さ れた と き にデカ ッ プ リ ン グ ロ ジ ッ ク
を イ ネーブルにな る よ う にデザ イ ン を構築する 必要があ り ます。
ヒ ン ト : 各パーシ ャ ル BIT フ ァ イ ルの名前を リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル モジ ュ ール イ ン ス タ ン ス と 一致す る よ う に変更
し 、 モジ ュ ールを識別で き る よ う に し ます。 現在の ソ リ ュ ーシ ョ ンでは、 コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンのベース名お よ び
Pblock の名前に基づいてパーシ ャ ル BIT フ ァ イ ルの名前が付け ら れます。
<base_name>_<pblock_name>_partial.bit
ビ ッ ト ス ト リ ームの圧縮やその他のア ド バン ス機能 も 使用で き ます。
注意 : リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル モジ ュ ール チ ェ ッ ク ポ イ ン ト に対 し て直接 write_bitstream コ マン ド を実行 し
な いで く だ さ い。 デザ イ ン 全体のチ ェ ッ ク ポ イ ン ト のみ を 使用 し て く だ さ い。 リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル モ ジ ュ ール
チ ェ ッ ク ポ イ ン ト は配置配線済みのサブモジ ュ ールであ り 、 最上位デザ イ ンの イ ンプ リ メ ン テーシ ョ ン情報は含まれ
ていないので、 適切なパーシ ャ ル BIT フ ァ イ ルは作成 さ れません。
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Tcl ス ク リ プ ト
Tcl ス ク リ プ ト
こ の フ ロ ーを実行す る ための ス ク リ プ ト は、 『Vivado Design Suite チ ュ ー ト リ アル : パーシ ャ ル リ コ ン フ ィ ギ ュ レ ー
シ ョ ン』 (UG947) [参照 6] で提供 さ れてい ます。 こ れ ら のサンプル ス ク リ プ ト の詳細は、 こ のチ ュ ー ト リ アルお よ び
サンプル デザ イ ン ZIP フ ァ イ ルに含まれてい る readme.txt を参照 し て く だ さ い。
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第 3章
デザイ ン での考慮事項 と ガ イ ド ラ イ ン
概要
こ の章では、 パーシ ャ ル リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン特定のデザ イ ン要件 と 、 ザ イ リ ン ク ス FPGA デザ イ ン ツールの
PR 機能について説明 し ます。
ザ イ リ ン ク ス FPGA デバ イ ス のパーシ ャ ル リ コ ン フ ィ ギ ュ レ ーシ ョ ン機能を使用す る には、 デザ イ ン仕様を注意深
く 解析 し 、 PR デザ イ ンの要件、 特性、 制限を考慮す る 必要があ り ます。 こ れに よ り 、 設計お よ びデバ ッ グ プ ロ セ ス
が簡潔にな り 、 デザ イ ンが不正に動作する リ ス ク を回避で き ます。
デザイ ン階層
適切な階層デザ イ ン を作成す る こ と に よ り 、 パーシ ャ ル リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン可能な FPGA デザ イ ン を イ ン プ
リ メ ン ト する 際の複雑 さ お よ び困難 さ の多 く を解決で き ます。デザ イ ン イ ン ス タ ン ス階層を明確に定義す る こ と に よ
り 、 物理制約お よ び タ イ ミ ン グ制約が簡略化 さ れ ます。 ス タ テ ィ ッ ク ロ ジ ッ ク と リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル ロ ジ ッ ク の
境界の信号に レ ジ ス タ を付け る と 、 タ イ ミ ン グ ク ロ ージ ャ を達成 し やす く な り ます。 同 じ 階層レベルに配置す る ロ
ジ ッ ク を グループ化する こ と も 必要です。
こ れ ら は よ く 知 ら れてい る デザ イ ン プ ラ ク テ ィ ス ですが、 通常の FPGA デザ イ ン では従われていない こ と が よ く あ
り ます。 こ れ ら のデザ イ ン規則に従 う こ と はパーシ ャ ル リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン デザ イ ンでは厳密には必要あ り
ませんが、 従わない と 悪影響が出 る 可能性が あ り ます。 パーシ ャ ル リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンの利点は大 き いです
が、 デザ イ ンが よ り 複雑にな る ので、 特にハー ド ウ ェ アでのデバ ッ グは困難です。
デザ イ ン階層の詳細は、 次を参照 し て く だ さ い。
•
『階層デザ イ ン設計手法ガ イ ド 』 (UG748) [参照 4]
•
『再現可能な結果を活用 し たデザ イ ンの保持』 (WP362) [参照 5]
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デザイ ン階層
リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル モ ジ ュ ール内のデザイ ン エ レ メ ン ト
すべての ロ ジ ッ ク が リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン可能なわけではあ り ません。 グ ロ ーバル ロ ジ ッ ク お よ び ク ロ ッ ク リ
ソ ース は ス タ テ ィ ッ ク 領域に配置 し 、 リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン中 も 動作 し 、 フル デバ イ ス コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ
ン後の初期化シーケ ン ス が適用 さ れ る よ う にする 必要があ り ます。
リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル モジ ュ ールに配置可能な ロ ジ ッ ク には、 次の も のがあ り ます。
•
FPGA の CLB ス ラ イ ス にマ ッ プ さ れてい る すべての ロ ジ ッ ク コ ン ポーネ ン ト 。 こ れには、 LUT (ル ッ ク ア ッ プ
テーブル)、 FF (フ リ ッ プ フ ロ ッ プ)、 SRL (シ フ ト レ ジ ス タ)、 RAM、 ROM が含まれます。
•
ブ ロ ッ ク RAM (BRAM) お よ び FIFO
°
RAMB18E1、 RAMB36E1、 BRAM_SDP_MACRO、 BRAM_SINGLE_MACRO、 BRAM_TDP_MACRO
°
FIFO18E1、 FIFO36E1、 FIFO_DUALCLOCK_MACRO、 FIFO_SYNC_MACRO
注記 : IN_FIFO お よ び OUT_FIFO デザ イ ン エ レ メ ン ト は RM には配置で き ません。 こ れ ら のデザ イ ン エ レ メ ン
ト は、 ス タ テ ィ ッ ク ロ ジ ッ ク に配置す る 必要があ り ます。
•
DSP ブ ロ ッ ク : DSP48E1
•
PCIe (PCI Express) : PCIe IP を使用 し て入力
次を含むその他の ロ ジ ッ ク はス タ テ ィ ッ ク ロ ジ ッ ク に配置 し 、 RM には配置 し ないで く だ さ い。
•
ク ロ ッ ク お よ び ク ロ ッ ク 調整 ロ ジ ッ ク : BUFG、 BUFR、 MMCM、 PLL な ど の コ ン ポーネ ン ト
•
I/O お よ び I/O 関連の コ ンポーネ ン ト (ISERDES、 OSERDES、 IDELAYCTRL な ど)
•
シ リ アル ト ラ ン シーバー (MGT) お よ び関連の コ ン ポーネ ン ト
•
アーキテ ク チ ャ 機能コ ンポーネ ン ト (BSCAN、 STARTUP、 XADC な ど)
DRP を使用 し たダ イ ナ ミ ッ ク リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン
ス タ テ ィ ッ ク 領域に配置する 必要があ り 、 パーシ ャ ル リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンでは使用で き ない ロ ジ ッ ク も 、 ダ イ
ナ ミ ッ ク リ コ ン フ ィ ギ ュ レ ーシ ョ ン ポー ト (DRP) を使用 し て動的に リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン で き ます。 DRP は、
MMCM、 PLL、 シ リ アル ト ラ ン シーバー (MGT) な ど の ロ ジ ッ ク エ レ メ ン ト を コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンす る のに使用
で き ます。
特定のデザ イ ン リ ソ ース に対す る DRP の使用方法を含む DRP お よ びダ イ ナ ミ ッ ク リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンの詳
細は、 次の資料を参照 し て く だ さ い。
•
『7 シ リ ーズ FPGA コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン ユーザー ガ イ ド 』 (UG470) [参照 1]
•
『7 シ リ ーズ FPGA GTX/GTH ト ラ ン シーバー ユーザー ガ イ ド 』 (UG476) [参照 10]
•
『MMCM お よ び PLL のダ イ ナ ミ ッ ク リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン』 (XAPP888) [参照 11]
ロ ジ ッ ク のパ ッ ク
同 じ 階層レベルにパ ッ ク する 必要のあ る ロ ジ ッ ク は、 ス タ テ ィ ッ ク ま たは リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブルにかかわ ら ず、 同 じ
グループに配置する 必要があ り ます。 た と えば、 LUT と フ リ ッ プ フ ロ ッ プ を同 じ ス ラ イ ス に配置す る には、 同 じ パー
テ ィ シ ョ ンに含め る 必要があ り ます。 パーテ ィ シ ョ ンの境界を超え る 最適化は実行 さ れません。
デザイ ン イ ン ス タ ン スの階層
リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル パーテ ィ シ ョ ン を最上位に イ ン ス タ ン シエー ト す る のが最 も 簡単な方法ですが、こ れは必須で
はな く 、 リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル パーテ ィ シ ョ ンはど の階層レベルに も 配置で き ます。 各 リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル パー
テ ィ シ ョ ンは 1 つの イ ン ス タ ン ス に対応 し てい る 必要があ り ます。 RP に複数の最上位を使用す る こ と はで き ません。
イ ン ス タ ン シエーシ ョ ンには、 関連する モジ ュ ールが複数含まれます。
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デザイ ン階層
リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル パーテ ィ シ ョ ンのイ ン タ ー フ ェ イ ス
パーシ ャ ル リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン可能なデザ イ ンの基本的な要件の 1 つに、 リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル モジ ュ ール
間の一貫性があ り ます。 1 つのモジ ュ ールを別のモジ ュ ールに置 き 換え る ので、 ス タ テ ィ ッ ク デザ イ ン と リ コ ン フ ィ
ギ ャ ラ ブル モジ ュ ールの間の接続が、 論理的お よ び物理的に同一であ る 必要が あ り ま す。 こ の一貫性を達成す る た
め、 パーテ ィ シ ョ ン境界を越え る 最適化お よ び境界その も のの最適化は実行で き ません。
効率を最高にす る ため、 リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル パーテ ィ シ ョ ンのすべてのポー ト が ス タ テ ィ ッ ク デザ イ ン側でア ク
テ ィ ブに使用 さ れる よ う に し ます。 た と えば、 リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル パーテ ィ シ ョ ンの ス タ テ ィ ッ ク ド ラ イ バーが定
数 (0 ま たは 1) で駆動 さ れる 場合、LUT イ ン ス タ ン ス を作成 し、 ローカルで定数 ド ラ イ バーに接続 し て イ ンプ リ メ ン ト
し 、 最適化で削除 さ れない よ う に し ます。 同様に、 未接続の出力が リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル パーテ ィ シ ョ ンの出力にあ
る と 、 デザ イ ン全体に無駄が出ます。 こ れ ら の方法は イ ンプ リ メ ン テーシ ョ ン ツールで適用 さ れる よ う に し 、 デザ イ
ン アセンブ リ の段階ですべての リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル モジ ュールが同 じ ポー ト を持つよ う にする必要があ り ます。
合成後にすべての リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル パーテ ィ シ ョ ン の イ ン タ ーフ ェ イ ス を確認 し 、 定数ポー ト ま たは未接続の
ポー ト の数を で き る だけ少な く する よ う にする こ と をお勧め し ます。 無駄な ロ ジ ッ ク を な く す こ と に よ り 、 リ ソ ース
使用率が下が り 、 密集が軽減 さ れ、 タ イ ミ ン グ ク ロ ージ ャ を達成 し やす く な り ます。
パーテ ィ シ ョ ン イ ン タ ーフ ェ イ ス には、 次の 6 つの状況があ り ます。
1.
ス タ テ ィ ッ ク 側 と リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル モジ ュ ール側の両方がア ク テ ィ ブ ロ ジ ッ ク (パーテ ィ シ ョ ンの入力ま
たは出力)
こ れが最適な状況で、 パーテ ィ シ ョ ン ピ ンが挿入 さ れます。
パーテ ィ シ ョ ン入力が VCC ま たは GND で駆動 さ れ る 場合は、 こ れ ら の定数を リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル モジ ュ ー
ルに含め る こ と をお勧め し ます。 こ れに よ り LUT の使用数が削減 さ れ、 イ ンプ リ メ ン テーシ ョ ン ツールに よ り
こ れ ら の定数を RM ロ ジ ッ ク と 共に最適化で き る よ う にな り ます。
2.
ス タ テ ィ ッ ク 側にはア ク テ ィ ブ ド ラ イ バーがあ る が、 リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル モジ ュ ールにはア ク テ ィ ブ ロ ー ド
がない (パーテ ィ シ ョ ンの入力)
すべての リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル モジ ュ ールの I/O 要件が同 じ でない場合があ る ので、 こ の状況は許容 さ れます。
パーテ ィ シ ョ ン ピ ンが挿入 さ れ、 未使用の入力ポー ト は未接続の ま ま にな り ます。
た と えば、 1 つのモジ ュ ールで CLK_A が必要で、 2 番目のモジ ュ ールで CLK_B が必要な場合、 ク ロ ッ ク スパ イ
ンは リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル パーテ ィ シ ョ ンの ク ロ ッ ク 領域にあ ら か じ め配線 さ れますが、モジ ュ ールは必要な ク
ロ ッ ク ソ ース のみを使用 し ます。
3.
ス タ テ ィ ッ ク 側にはア ク テ ィ ブ ロ ー ド があ る が、 リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル モジ ュ ールにはア ク テ ィ ブ ド ラ イ バー
がない (パーテ ィ シ ョ ンの出力)
こ の状況は 2 と 似てお り 、 許容 さ れます。 パーテ ィ シ ョ ン ピ ンが挿入 さ れ、 リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル モジ ュ ール
内でグ ラ ン ド (論理 0) に よ り 駆動 さ れます。
4.
ス タ テ ィ ッ ク 側にはア ク テ ィ ブ ド ラ イ バーがないが、 リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル モジ ュ ールにはア ク テ ィ ブ ロ ー ド
があ る (パーテ ィ シ ョ ンの入力)
こ の状況ではエ ラ ーが発生する ので、 パーテ ィ シ ョ ン イ ン タ ーフ ェ イ ス を変更 し て解決す る 必要があ り ます。
次に、 表示 さ れ る エ ラ ー メ ッ セージの例を示 し ます。
ERROR: [Opt 31-65] LUT input is undriven either due to a missing connection from
a design error, or a connection removed during opt_design.
こ のエ ラ ー メ ッ セージの後に、 リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル モジ ュ ール内の LUT イ ン ス タ ン ス が続 き ます。
5.
リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル モジ ュ ールにはア ク テ ィ ブ ド ラ イ バーがあ る が、 ス タ テ ィ ッ ク 側にはア ク テ ィ ブ ロ ー ド
がない (パーテ ィ シ ョ ンの出力)
こ の状況ではエ ラ ーは発生 し ませんが、 最適な状況ではあ り ません。 パーテ ィ シ ョ ン ピ ンは挿入 さ れません。
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グローバル ク ロ ッ ク の規則
6.
ス タ テ ィ ッ ク 側 と リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル モジ ュ ール側の ど ち ら に も パーテ ィ シ ョ ン ポー ト 用の ド ラ イ バーま た
は ロ ー ド がない (パーテ ィ シ ョ ンの入力ま たは出力)
何 も 挿入 さ れず、 使用 さ れないので、 不効率な イ ンプ リ メ ン テーシ ョ ンは作成 さ れませんが、 イ ン ス タ ン シエー
シ ョ ン ポー ト リ ス ト の面では不要です。
グ ローバル ク ロ ッ クの規則
特定の リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル パーテ ィ シ ョ ンの各 リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル モジ ュ ールの ク ロ ッ ク 情報は最初の イ ンプ
リ メ ン テーシ ョ ンの時点では不明なので、 PR ツールに よ り その RP 上のパーテ ィ シ ョ ン ピ ン を駆動す る 各 BUFG 出
力が Pblock に含まれ る すべての ク ロ ッ ク 領域にあ ら か じ め配線 さ れます。 こ れはつま り 、 RP にその ク ロ ッ ク 領域の
ロ ー ド があ る か ど う かにかかわ ら ず、 ス タ テ ィ ッ ク ロ ジ ッ ク でそれ ら の ク ロ ッ ク 領域の ク ロ ッ ク ス パ イ ン を使用で
き ない可能性があ る と い う こ と です。
7 シ リ ーズ デバ イ スでは、最大 12 個ま での ク ロ ッ ク スパ イ ンが各 ク ロ ッ ク 領域への事前配線に使用 さ れる 可能性があ
り ます。 ス タ テ ィ ッ ク ロ ジ ッ ク お よび リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル ロ ジ ッ ク の両方で こ の制限を考慮す る 必要があ り ます。
た と えば、 ス タ テ ィ ッ ク ロ ジ ッ ク 用に ク ロ ッ ク 領域に 3 つのグ ローバル ク ロ ッ ク が配線 さ れ る場合、 こ れ ら の 3 つの
最上位 ク ロ ッ ク に加え、 その ク ロ ッ ク 領域を含む RP で 9 個のグ ローバル ク ロ ッ ク を使用で き る と い う こ と です。
図 3-1 に示す例では、 icap_clk が配置前に ク ロ ッ ク 領域 X0Y1、 X0Y2、 お よ び X0Y3 に配線 さ れ、 ス タ テ ィ ッ ク ロ
ジ ッ ク でその領域のその他の ク ロ ッ ク スパ イ ン を使用で き ます。
X-Ref Target - Figure 3-1
図 3-1 : グローバル ク ロ ッ クか ら リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル パーテ ィ シ ョ ンへの事前配線
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パーテ ィ シ ョ ン ピ ンの配置
RP を駆動す る グ ロ ーバル ク ロ ッ ク の数が多い場合は、 ク ロ ッ ク 領域を完全に含むエ リ ア グループ を作成 し 、 ス タ
テ ィ ッ ク ロ ジ ッ ク を配置お よ び配線 し やす く す る よ う にす る こ と をお勧め し ます。
パーテ ィ シ ョ ン ピ ンの配置
RP の各ピ ンにはパーテ ィ シ ョ ン ピ ン (PartPin) があ り ます。デフ ォ ル ト では、 こ れ ら の PartPin はツールに よ り 自動的
に RP Pblock 範囲 (必須) 内に配置 さ れます。 多 く の場合、 こ の自動配置で十分ですが、 タ イ ミ ン グ ク リ テ ィ カルな イ
ン タ ーフ ェ イ ス信号や密集の高いデザ イ ンでは、 PartPin の配置を制御する 必要があ る 場合があ り ます。 こ れには、 い
く つかの方法があ り ます。
•
ピ ンの一部ま たはすべての HD.PARTPIN_RANGE 制約を定義 し ます。
set_property HD.PARTPIN_RANGE {SLICE_Xx0Yx0:SLICE_Xx1Yy1
SLICE_XxNYyN:SLICE_XxMYyM} [get_pins <rp_cell_name>/*]
デフ ォ ル ト では、 HD.PARTPIN_RANGE は Pblock 範囲全体に設定 さ れ ます。 ユーザー範囲を定義す る こ と に よ
り 、 PartPin が指定のエ リ アに配置 さ れ、 タ イ ミ ン グ を向上 し た り 、 密集を緩和 し た り で き ます。
重要 : PartPin の自動配置では、 PartPin は Pblock 矩形の角に配置 さ れ る のがほ と ん ど です。 こ れ ら の角位置では、 RP
Pblock の CONTAIN_ROUTING プ ロ パテ ィ に よ り 、 リ ソ ース が限 ら れます。 Pblock の角付近で配線の密集が発生 し て
い る 場合は、 角サ イ ト を含ま ない HD.PARTPIN_RANGE を追加す る と 有益な場合があ り ます。
•
デフ ォル ト では、 イ ン タ ーコ ネ ク ト (INT) タ イ ルご と に最大 5 個の PartPin が配置 さ れます。 こ の最大数は、
hd.maxPPLOCSPerIntTile と い う パ ラ メ ー タ ーを使用 し て変更で き ます。
set_param hd.maxPPLOCSPerIntTile 3
値を 3 に設定す る と 、 INT タ イ ルご と に配置 さ れ る PartPin は 3 つま でに制限 さ れ、 RP イ ン タ ーフ ェ イ ス周辺の
密集を緩和で き ます。
重要 : RP イ ン タ ーフ ェ イ ス の PartPin の数が多すぎ る 場合、 こ のパ ラ メ ー タ ーで定義 さ れた最大数を超え る こ と があ
り ます。 RP イ ン タ ーフ ェ イ ス の ピ ン数を最小限に抑え る よ う に し て く だ さ い。
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ア ク テ ィ ブ Low の リ セ ッ ト と ク ロ ッ ク イ ネーブル
ア ク テ ィ ブ Low の リ セ ッ ト と ク ロ ッ ク イ ネーブル
ザ イ リ ン ク ス 7 シ リ ーズ アーキ テ ク チ ャ には、 制御信号 ( リ セ ッ ト ま たは ク ロ ッ ク イ ネーブル) に ロ ーカル イ ンバー
タ ーはあ り ません。 次は リ セ ッ ト を例 と し た説明ですが、 同 じ 説明が ク ロ ッ ク イ ネーブルに も 適用 さ れます。
デザ イ ンがア ク テ ィ ブ Low リ セ ッ ト を使用す る 場合、 LUT を使用 し て信号を反転す る 必要があ り ます。 すべての リ
セ ッ ト がア ク テ ィ ブ Low の PR 以外のデザ イ ン では、複数の LUT が推論 さ れますが、1 つの LUT に組み合わせて I/O
エ レ メ ン ト に挿入で き ます (LUT はな く な る )。 ア ク テ ィ ブ High と ア ク テ ィ ブ Low の リ セ ッ ト が使用 さ れ る PR 以外
のデザ イ ンでは、 LUT イ ンバー タ ーを 1 つの LUT に組み合わせる こ と がで き 、 その LUT がデザ イ ンに残 り ますが、
リ セ ッ ト ネ ッ ト の配線お よ び タ イ ミ ン グ にはほ と ん ど 影響あ り ません (LUT の出力はグ ロ ーバル リ ソ ース に配置 さ
れ る )。ただ し 、パーテ ィ シ ョ ンにア ク テ ィ ブ Low リ セ ッ ト が使用 さ れ る デザ イ ンでは、パーテ ィ シ ョ ン内で イ ンバー
タ ーを推論 さ せる こ と が可能ですが、 取 り 出 し て組み合わせ る こ と はで き ません。 そのため、 リ セ ッ ト を グ ロ ーバル
リ ソ ース に配置する こ と は不可能で、 リ セ ッ ト の タ イ ミ ン グが悪 く な り 、 デザ イ ンに既に密集があ る 場合は配線の問
題が発生する 可能性があ り ます。
こ の状況を回避す る には、 ア ク テ ィ ブ Low の制御信号を使用 し ない よ う に し ます。 ただ し 、 AXI イ ン タ ーフ ェ イ ス
を含む IP コ ア を使用す る 場合な ど、 こ れが不可能な場合 も あ り ます。 その場合、 ア ク テ ィ ブ Low の リ セ ッ ト を最上
位の信号に割 り 当て、 その信号をデザ イ ン全体で使用 し ます。
次に例を示 し ます。
reset_n <= !reset;
すべてに reset_n 信号を使用 し 、 !reset を信号ま たはポー ト に割 り 当てないで く だ さ い。
こ れに よ り 、 デザ イ ン全体の リ セ ッ ト ネ ッ ト にのみ LUT が推論 さ れ、 デザ イ ン パフ ォーマン スへの影響が最小限に
抑え ら れます。
デ カ ッ プ リ ン グ機能
リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル ロ ジ ッ ク は FPGA デバ イ ス が動作中に変更 さ れ る ので、 パーシ ャ ル リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ
ン中は、 リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル モジ ュ ールの出力に接続 さ れてい る ス タ テ ィ ッ ク ロ ジ ッ ク で リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル
モジ ュ ールか ら のデー タ を無視す る 必要が あ り ま す。 パーシ ャ ル リ コ ン フ ィ ギ ュ レ ーシ ョ ン が完了 し 、 リ コ ン フ ィ
ギ ュ レーシ ョ ン さ れた ロ ジ ッ ク が リ セ ッ ト さ れ る ま で、リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル モジ ュ ールは有効なデー タ を出力 し ま
せん。 リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル モジ ュ ールの機能を予測ま たはシ ミ ュ レーシ ョ ンす る 方法はあ り ません。
デカ ッ プ リ ン グ ス ト ラ テジ を ど の よ う に解決す る かは、 設計者が決定 し ます。 こ の問題を回避す る 最 も 一般的な方法
は、 リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル モジ ュ ールか ら のすべての出力信号 ( イ ン タ ーフ ェ イ ス の ス タ テ ィ ッ ク 側) に レ ジ ス タ を
付け る こ と です。 リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンが完了す る ま で ロ ジ ッ ク を分離す る には、 イ ネーブル信号を使用で き ま
す。 ほかに、 各出力ポー ト に単純な 2:1 マルチプ レ ク サーを付け る 方法、 高度なバ ス コ ン ト ロ ー ラ ー フ ァ ン ク シ ョ ン
を使用する 方法な ど があ り ます。
ス タ テ ィ ッ ク デザ イ ンには、 デー タ お よ び イ ン タ ーフ ェ イ ス の管理に必要な ロ ジ ッ ク を含め る 必要があ り ます。 ハン
ド シ ェ ー ク や イ ン タ ーフ ェ イ ス のデ ィ ス エーブル (バ ス構造で無効な ト ラ ンザ ク シ ョ ン を回避す る ために必要な場合
あ り ) な ど の メ カ ニズ ム を イ ン ス ト ールで き ます。 ま た、 PR モジ ュ ールのダ ウ ン タ イ ム パフ ォーマン ス の影響 ( リ コ
ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン中ま たは リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン後に PR モジ ュ ールに含まれ る 共有 リ ソ ース が使用で き な
い) を考慮す る と 有益です。
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リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル パーテ ィ シ ョ ンの Pblock のサイズ と 形状
リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル パーテ ィ シ ョ ンの Pblock のサ
イ ズ と 形状
第 2 章の 「 リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン後に リ セ ッ ト を適用」 で説明 し た よ う に、 RESET_AFTER_RECONFIG を使用
す る 場合は、 リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル パーテ ィ シ ョ ン の高 さ が ク ロ ッ ク 領域の境界に揃 っ て い る こ と が必要です。
RESET_AFTER_RECONFIG を使用 し ない場合は、 リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル パーテ ィ シ ョ ン の高 さ は任意に選択で き
ます。
リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル パーテ ィ シ ョ ンの幅 も 、 イ ン タ ー コ ネ ク ト お よ び ク ロ ッ ク リ ソ ース を効率的に使用で き る よ
う に適切に設定する 必要があ り ます。 Pblock の矩形の左辺お よ び右辺は、 イ ン タ ー コ ネ ク ト 列 (INT-INT) の間ではな
く 、 2 つの リ ソ ース列 (CLB-CLB、 CLB-BRAM、 CLB-DSP な ど) の間に配置す る 必要があ り ます。 こ れに よ り 、 配置
配線ツールで ス タ テ ィ ッ ク ロ ジ ッ ク お よ び リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル ロ ジ ッ ク の両方にすべての リ ソ ース が活用 さ れ ま
す。 こ の手法に従っ ていない場合、 イ ンプ リ メ ン テーシ ョ ン DRC に よ り ガ イ ダ ン ス が提供 さ れます。
図 3-2 に示す白でハ イ ラ イ ト さ れた Pblock では、 左辺 と 右辺が CLB 列の間に描かれてい ます。 イ ン タ ー コ ネ ク ト タ
イ ルを表示する には、 [Device] ビ ュ ーで
ボ タ ン を ク リ ッ ク し て [Routing Resurces] を オンにす る 必要があ り ます。
X-Ref Target - Figure 3-2
図 3-2 : リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル パーテ ィ シ ョ ン Pblock の左辺 と 右辺の両方が CLB 列の間にある (適切な配置)
リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル パーテ ィ シ ョ ン Pblock には、 描画 し た形状の中にすべての リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル エ レ メ ン ト
タ イ プ を含め る 必要があ り ます。 つま り 、 選択 し た矩形に CLB (ス ラ イ ス )、 BRAM、 お よ び DSP エ レ メ ン ト が含 ま
れ る 場合、 3 つの タ イ プすべてが Pblock に含 ま れてい る 必要があ り ます。 1 つで も 欠けてい る と 、 DRC に よ り イ ン
タ ーコ ネ ク ト 分割状況が検出 さ れた こ と が レ ポー ト さ れます。
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リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル パーテ ィ シ ョ ンの Pblock のサイズ と 形状
リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル パーテ ィ シ ョ ン が、 中央列の ク ロ ッ ク リ ソ ー ス や コ ン フ ィ ギ ュ レ ーシ ョ ン コ ン ポーネ ン ト
(ICAP、 BSCAN) な ど の リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン不可能なサ イ ト を含む場合や、 I/O な ど の リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ
ン不可能な コ ンポーネ ン ト に隣接 し てい る 場合は、 ほかに も 考慮事項があ り ます。 Pblock のいずれかの辺が異な る リ
ソ ース タ イ プの イ ン タ ー コ ネ ク ト 列を分割す る 場合、 イ ンプ リ メ ン テーシ ョ ン ツールに よ り こ の レ イ ア ウ ト は許容
さ れますが、 境界の各辺の列への配置が制限 さ れます。 こ れが必要なサ イ ト で問題 と な る 場合は、 Pblock を複数の矩
形に分割 し 、 リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル ロ ジ ッ ク の リ ソ ース使用を明確に定義す る 必要があ り ます。
た と えば、 図 3-3 に示す初期フ ロ アプ ラ ンには、 ク ロ ッ ク バ ッ フ ァ ー リ ソ ース (BUFHCE) を含む中央列が含まれて
い ます。こ れ ら の リ ソ ースは、図 3-3 でハ イ ラ イ ト さ れてお ら ず、Pblock ブ ロ ッ ク に含まれていない こ と がわか り ます。
X-Ref Target - Figure 3-3
図 3-3 : リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル不可能なサイ ト を含む Pblock
イ ンプ リ メ ン テーシ ョ ン ツールでは、 中央列に沿っ た連続 し た イ ン タ ー コ ネ ク ト サ イ ト の両側への配置が自動的に
回避 さ れ る ので、 デザ イ ンで こ れ ら の ク ロ ッ ク リ ソ ース が必要な場合に問題 と な り ます。 こ の制限を回避す る には、
図 3-4 に示す よ う に、 複数の Pblock 矩形を作成 し て イ ン ター コ ネ ク ト 列が分割 さ れない よ う に し ます。
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リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル パーテ ィ シ ョ ンの Pblock のサイズ と 形状
X-Ref Target - Figure 3-4
図 3-4 : リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル不可能な リ ソ ース を含めないよ う に複数の Pblock 矩形を作成
図 3-5 に分割部分を拡大 し 、 ス ラ イ ス (CLB) と イ ン タ ー コ ネ ク ト (INT) リ ソ ース タ イ プを示 し ます。 2 つの Pblock 矩
形の間のギ ャ ッ プに よ り 、 BUFHCE コ ン ポーネ ン ト に完全にア ク セ ス で き 、 ス タ テ ィ ッ ク リ ソ ース を使用 し て完全
に配線で き ます。 ま た、 CLB の 1 つの列を ス タ テ ィ ッ ク デザ イ ンで使用で き ます。
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リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル パーテ ィ シ ョ ンの Pblock のサイズ と 形状
X-Ref Target - Figure 3-5
図 3-5 : ク ロ ッ ク配線用に予約 さ れた列
T 形や L 形な ど の形状のパーテ ィ シ ョ ン も 使用で き ますが、 全体的な形状はで き る だけシ ンプルにす る こ と をお勧め
し ます。 その よ う な領域の配置配線は、 配線 リ ソ ース を完全に こ れ ら の領域に収め る 必要があ る ので、 困難にな る こ
と があ り ます。 パーテ ィ シ ョ ンの境界を接触 さ せ る こ と はで き ますが、 多少ギ ャ ッ プがあ る 方が配線制限が発生す る
可能性を回避で き ます。 リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル パーテ ィ シ ョ ン を ネ ス ト さ せた り ( コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル パーテ ィ シ ョ
ン内に別の リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル パーテ ィ シ ョ ン を含め る )、 重ねた り す る こ と はで き ません。
最後に、 物理的な リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル フ レーム 1 つに対 し て 1 つの リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル パーテ ィ シ ョ ン し か存
在 さ せ る こ と はで き ま せん。 リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル フ レ ームは、 リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン可能な最小の物理領域
で、 ク ロ ッ ク 領域の境界に揃え ら れてい ます。 リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル フ レーム に複数の リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル パー
テ ィ シ ョ ンか ら の ロ ジ ッ ク を含め る こ と はで き ません。複数の リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル パーテ ィ シ ョ ンか ら の ロ ジ ッ ク
を含め る と 、間違っ た リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル モジ ュ ールか ら の情報で領域が リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン さ れて し ま う
可能性があ り 、 競合が発生す る 原因 と な り ます。 Vivado® ツールは、 こ の よ う な リ ス ク の高い状況を回避す る よ う に
設計 さ れてい ます。
パーシ ャ ル リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン
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ブラ ッ ク ボッ クス
ブラ ッ ク ボッ クス
パーシ ャ ル リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン ツールでは、 ブ ラ ッ ク ボ ッ ク ス を リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル モジ ュ ール と し て直
接 イ ンプ リ メ ン ト する こ と はま だ不可能です。 ただ し 、 リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル パーテ ィ シ ョ ンに対 し て
update_design -black_box を実行 し た後、 フル BIT フ ァ イ ルお よ びパーシ ャ ル BIT フ ァ イ ルを生成で き ます。
ブ ラ ッ ク ボ ッ ク ス には、 デザ イ ンの論理表現に含ま れ る ユーザー ロ ジ ッ ク は含まれませんが、 物理領域は完全に空
ではあ り ません。 その領域を通過す る ス タ テ ィ ッ ク 配線 (パーテ ィ シ ョ ン ピ ン ノ ー ド ま での イ ン タ ーフ ェ イ ス ネ ッ
ト を含む) は、 こ の領域に存在 し ます。 こ れ ら の信号のプ ロ グ ラ ム情報は、 ブ ラ ッ ク ボ ッ ク ス のプ ロ グ ラ ム ビ ッ ト ス
ト リ ームに含まれます。
ブ ラ ッ ク ボ ッ ク ス の使用は、 フル コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン BIT フ ァ イ ルのサ イ ズお よ びコ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン時
間を 削減す る 効果的な方法です。 圧縮オプシ ョ ン を オ ン に し て、 BIT フ ァ イ ルのサ イ ズ を削減で き ま す。 こ のオプ
シ ョ ン では、 コ ン フ ィ ギ ュ レ ーシ ョ ン フ レ ーム構造の繰 り 返 し を検索 し 、 BIT フ ァ イ ルに保存す る 必要のあ る コ ン
フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン デー タ の量を削減 し ます。 こ れに よ り 、 コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン時間お よ び リ コ ン フ ィ ギ ュ レー
シ ョ ン時間が短縮 さ れ ま す。 圧縮オプシ ョ ン を配線済み PR デザ イ ン に適用す る と 、 フ ル BIT フ ァ イ ルお よ びパー
シ ャ ル BIT フ ァ イ ルすべてが圧縮 BIT フ ァ イ ル と し て作成 さ れ ます。 圧縮を オ ン にす る には、 write_bitstream
を実行する 前に次のプ ロ パテ ィ を設定 し ます。
set_property BITSTREAM.GENERAL.COMPRESS TRUE [current_design]
イ ン プ リ メ ン テーシ ョ ン ス ト ラ テ ジ
FPGA デザ イ ンの最適化には、 常に ト レー ド オフ があ り ます。 パーシ ャ ル リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン も 例外ではあ り
ません。 パーテ ィ シ ョ ン を越え る 最適化は実行 さ れず、 リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル フ レームには特定の レ イ ア ウ ト 制約が
必要です。 こ れ ら は、 リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン デザ イ ン を構築する 際の追加の コ ス ト です。 タ イ ミ ン グお よ びエ リ
アの追加のオーバーヘ ッ ド は、 デザ イ ンに よ っ て異な り ます。 影響を最小限に抑え る には、 こ のガ イ ド に示 さ れてい
る デザ イ ン ガ イ ド ラ イ ンに従い ます。
リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル デザ イ ン の コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン を構築す る 際、 最初に イ ン プ リ メ ン ト す る コ ン フ ィ ギ ュ
レーシ ョ ンが最 も 困難な も のであ る よ う に し ます。選択 し た物理領域に、各 リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル パーテ ィ シ ョ ンの
各 リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル モジ ュ ール用に十分な リ ソ ース (特に BRAM、 DSP48 な ど) があ る こ と を確認 し 、 各 RP で
タ イ ミ ン グ ま たはエ リ アに関 し て最 も 困難な RM を選択 し ます。その後の コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンの RM がすべて最
初の RM よ り 小型ま たは低速であれば、 要件を満たすのが楽にな り ま す。 タ イ ミ ン グ バジ ェ ッ ト は、 すべての リ コ
ン フ ィ ギ ャ ラ ブル モジ ュ ールの要件を満たす よ う に決定す る 必要があ り ます。
ど の リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル モジ ュ ールが最 も 困難かが判断 し に く い場合は、各モジ ュ ールを ス タ テ ィ ッ ク と 共に イ ン
プ リ メ ン ト し 、 それぞれに対 し て ス タ テ ィ ッ ク を配置配線で き ます。 リ ソ ース使用率統計お よ び タ イ ミ ン グ レ ポー ト
を確認 し 、 ど の コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンがデザ イ ン要件を最 も 簡単に満た し てい る か、 許容誤差が最 も 厳 し いのはど
れか、 最 も 大き いマージ ンで タ イ ミ ン グ を満た し ていないのはどれかを調べます。
重要 : 要件 と の差が最 も 大 き い コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンに焦点を置 き 、要件が満た さ れ る ま でデザ イ ン ソ ース、制約、
お よ びス ト ラ テジ を反復実行 し ます。 あ る 時点で、 1 つの コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン を ス タ テ ィ ッ ク デザ イ ンに使用す
る 結果 と 決定する 必要があ り ます。ス タ テ ィ ッ ク ロ ジ ッ ク のその イ ンプ リ メ ン テーシ ョ ン を ほかの コ ン フ ィ ギ ュ レー
シ ョ ンすべてで使用 し ます。
パーシ ャ ル リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン
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イ ン プ リ メ ン テーシ ョ ン ス ト ラ テ ジ
イ ン プ リ メ ン テーシ ョ ン要件の作成
パーシ ャ ル リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンの イ ンプ リ メ ン テーシ ョ ン では、 基本的な規則に従 う 必要があ り ます。 こ れ ら
の規則は、 パーシ ャ ル ビ ッ ト ス ト リ ーム を正 し く 作成 し 、 ア ク テ ィ ブ FPGA に安全に読み込む こ と がで き る よ う に
する ための も のです。 こ れ ら の規則では、 次を前提 と し てい ます。
•
リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル パーテ ィ シ ョ ンの論理および物理イ ン タ ーフ ェ イ スは、 各 リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル モジ ュ ー
ルを イ ンプ リ メ ン ト し た と き に一貫 し てい る 必要があ り ます。
•
リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル モジ ュ ールの ロ ジ ッ ク お よ び配線は、 物理領域内に完全に含まれてい る 必要があ り 、 こ れ
がパーシ ャ ル ビ ッ ト ス ト リ ームに変換 さ れます。
•
専用初期化機能を使用する 場合は、ス タ テ ィ ッ ク デザ イ ンの ロ ジ ッ ク は リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル領域に含めない よ
う にする 必要があ り ます。
こ れ ら の要件に よ り 、 最適化、 配置、 お よ び配線において特定の イ ンプ リ メ ン テーシ ョ ン規則が必要にな り ます。 こ
れ ら の規則を適用する こ と に よ り 、タ イ ミ ン グ ク ロ ージ ャ を含むデザ イ ン要件を満たすのが困難にな る 場合があ り ま
す。 こ れ ら の要件を 1 つずつ設定 し 、 各手順で結果を解析す る こ と をお勧め し ま す。 最 も 困難な コ ン フ ィ ギ ュ レ ー
シ ョ ン と タ イ ミ ン グ制約すべてか ら 開始 し 、 デザ イ ンの イ ンプ リ メ ン テーシ ョ ン を配置配線ま で実行 し て結果を解析
し て、 次の手順に進むのに十分な タ イ ミ ン グ ス ラ ッ ク と リ ソ ース があ る こ と を確認 し ます。
1.
まず、 デザ イ ン を Pblock な し で イ ンプ リ メ ン ト し ます。 ボ ト ム ア ッ プ合成を使用 し て、 境界に レ ジ ス タ を付け
る 、 ベース ラ イ ン結果を達成する な ど、 通常の階層デザ イ ンの推奨事項に従い ます。
2.
リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル と マー ク する 予定のデザ イ ン パーテ ィ シ ョ ンに Pblock を追加 し ます。 こ の フ ロ アプ ラ ン
は、 手順 1 のボ ト ム ア ッ プ合成の結果に基づいて指定で き ます。 リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル モジ ュ ールか ら の ロ ジ ッ
ク は Pblock に配置す る 必要があ り ますが、 ス タ テ ィ ッ ク ロ ジ ッ ク も 配置で き ます。
こ れ ら の Pblock を作成す る 際、 PR 特定のデザ イ ン ルール チ ェ ッ ク を実行す る ため、 HD.RECONFIGURABLE プ
ロ パテ ィ (お よ びオプシ ョ ンで RESET_AFTER_RECONFIG プ ロ パテ ィ ) を一時的に追加で き ます。 こ れに よ り 、
作成 し た フ ロ アプ ラ ンが PR のサ イ ズお よ びア ラ イ メ ン ト 要件を満た し てい る かを確認で き ます。
3.
フ ロ アプ ラ ン を作成 し た ら 、 Pblock に EXCLUSIVE_PLACEMENT プ ロ パテ ィ を追加 し て ス タ テ ィ ッ ク デザ イ ン
リ ソ ース の配置を リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル リ ソ ース を分離 し ます。 こ れに よ り 、 ス タ テ ィ ッ ク ロ ジ ッ ク が確実に
Pblock 外に配置 さ れます。
4.
Pblock に CONTAIN_ROUTING プ ロ パテ ィ を適用 し て、 リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル モジ ュ ールの配線が Pblock 内に
制限 さ れ る よ う に し ます。 こ の手順 と 前の手順のプ ロ パテ ィ を設定 し た ら 、 残 り の規則は境界の最適化 と PR 特
定のデザ イ ン ルール チ ェ ッ ク に関連す る も ののみです。
5.
最後に、 リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル パーテ ィ シ ョ ン Pblock に HD.RECONFIGURABLE を設定 し て リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ
ブル と マー ク し ます。 EXCLUSIVE_PLACEMENT お よ び CONTAIN_ROUTING プ ロ パテ ィ は重複 と な る ので、 削
除で き ます。
いずれかの手順でデザ イ ン要件が満た さ れない場合は、 新たに適用 し た イ ンプ リ メ ン テーシ ョ ン条件を踏ま え てデザ
イ ン構造 と 制約を見直す こ と がで き ます。
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デザイ ン リ ビ ジ ョ ン チ ェ ッ ク
デザイ ン リ ビ ジ ョ ン チ ェ ッ ク
第 4 章 「FPGA デバ イ ス の コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン」 で説明す る よ う に、 パーシ ャ ル ビ ッ ト ス ト リ ームにはプ ロ グ ラ
ム情報以外の も のはほ と んど含まれません。 BIT フ ァ イ ルの一部であ る ア ド レ ス指定に よ り ダ イ の位置が決定 さ れ る
でビ ッ ト ス ト リ ームの タ ーゲ ッ ト 位置を特定する 必要はあ り ませんが、パーシ ャ ル ビ ッ ト ス ト リ ームが現在動作中の
デザ イ ン と 互換性があ る かど う かをチ ェ ッ ク する 機能はハー ド ウ ェ アにはあ り ません。パーシ ャ ル ビ ッ ト ス ト リ ーム
を その リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル モジ ュ ールの リ ビ ジ ョ ン と 共に イ ンプ リ メ ン ト さ れていない ス タ テ ィ ッ ク デザ イ ンに
読み込む と 、 予測不可能な動作が発生する こ と があ り ます。
パーシ ャ ル ビ ッ ト ス ト リ ームにデザ イ ン、 リ ビ ジ ョ ン、 モジ ュ ールを識別す る 接頭辞を付け る こ と をお勧め し ます。
コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン コ ン ト ロ ー ラ ーで こ の識別子を読み取 り 、 パーシ ャ ル ビ ッ ト ス ト リ ームが動作中のデザ イ
ン と 互換性があ る こ と を確認する よ う にする こ と がで き ます。互換性のないパーシ ャ ル ビ ッ ト ス ト リ ームが読み込ま
れ る と 検出 さ れ、 コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン メ モ リ に読み込まれ る 前に拒否 さ れます。 こ の機能をデザ イ ンの一部 と し
て含め る 必要があ り 、 『PRC/EPRC : パーシ ャ ル リ コ ン フ ィ ギ ュ レ ーシ ョ ンのデー タ イ ン テ グ リ テ ィ お よ びセキ ュ リ
テ ィ コ ン ト ロー ラ ー』 (XAPP887) [参照 12] に説明 さ れてい る 暗号化ま たは CRC チ ェ ッ ク と 同様の も のか、 それ ら と
組み合わせた も のにする こ と がで き ます。
ビ ッ ト ス ト リ ーム機能は、 デザ イ ン リ ビ ジ ョ ンに タ グ をつけ る のに単純な メ カ ニズ ム を提供 し ます。
BITSTREAM.CONFIG.USR_ACCESS プ ロ パテ ィ を使用す る と 、 リ ビ ジ ョ ン ID を直接ビ ッ ト ス ト リ ームに入力で き ま
す。 こ の ID は USR_ACCESS レ ジ ス タ に配置 さ れ、 FPGA フ ァ ブ リ ッ ク か ら 同 じ 名前の ラ イ ブ ラ リ プ リ ミ テ ィ ブ を
使用 し て ア ク セ ス で き ます。 パーシ ャ ル リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン デザ イ ンで こ の値を読み出 し 、 パーシ ャ ル ビ ッ
ト ス ト リ ームの情報 と 比較 し て、 デザ イ ンの リ ビ ジ ョ ンが一致 し てい る こ と を確認で き ます。 こ のオプシ ョ ンの詳細
は、 『Vivado Design Suite ユーザー ガ イ ド : プ ロ グ ラ ムお よ びデバ ッ グ』 (UG908) [参照 13] の 「デバ イ ス コ ン フ ィ ギ ュ
レ ーシ ョ ン ビ ッ ト ス ト リ ー ム設定」 付録お よ び 『USR_ACCESS を使用す る ビ ッ ト ス ト リ ーム認識』 (XAPP497) [参
照 14] を参照 し て く だ さ い。
注意 : TIMESTAMP 機能は使用 し な い で く だ さ い。 こ の値は write_bitstream の各実行で一貫 し て い ま せん。
write_bitstream のすべての実行で、 一貫 し た明示的な ID のみを使用 し て く だ さ い。
シ ミ ュ レーシ ョ ンお よび検証
パーシ ャ ル リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン デザ イ ンの コ ン フ ィ ギ ュ レ ーシ ョ ンは、 それ自体で完全なデザ イ ン です。 す
べての標準シ ミ ュ レーシ ョ ン、 タ イ ミ ン グ解析、 お よ び検証手法が PR デザ イ ンでサポー ト さ れてい ます。 パーシ ャ
ル リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンのみを シ ミ ュ レーシ ョ ンす る こ と はで き ません。
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第 4章
FPGA デバイ スの コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン
コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンの概要
こ の章では、FPGA デバ イ ス をパーシ ャ ル BIT フ ァ イ ルで コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンす る 際のシ ス テ ム デザ イ ンに関す
る 考慮事項 と 、 パーシ ャ ル リ コ ン フ ィ ギ ュ レ ーシ ョ ン に有益な FPGA のアーキ テ ク チ ャ 機能について説明 し ます。
パーシ ャ ル リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンはほ と ん ど の点で標準の コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン と 同 じ なので、こ のセ ク シ ョ
ンでは PR 特定の詳細についてのみ説明 し ます。
パーシ ャ ル ビ ッ ト ス ト リ ーム を読み込むには、 SelectMAP、 シ リ アル、 JTAG、 ま たは ICAP (内部 コ ン フ ィ ギ ュ レ ー
シ ョ ン ア ク セ ス ポー ト ) のいずれかの コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン ポー ト を使用で き ます。Zynq®-7000 AP SoC デバ イ ス
では、 JTAG ま たは PCAP (プ ロ セ ッ サ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン ア ク セ ス ポー ト ) を使用 し てパーシ ャ ル ビ ッ ト ス ト
リ ーム を読み込みます。
注記 : Zynq デバ イ ス を ICAP を使用 し てパーシ ャ ル リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンす る 必要があ る 場合は、ザ イ リ ン ク ス
サポー ト にご連絡 く だ さ い。
パーシ ャ ル BIT フ ァ イ ルを読み込むのに SelectMAP ま たはシ リ アル モー ド を使用する には、 こ れ ら のピ ン を初期デバ
イ ス コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン後に使用で き る よ う 予約す る 必要があ り ます。 こ れには BITSTREAM.CONFIG.PERSIST
プ ロ パテ ィ を使用 し 、多目的 I/O を コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンで使用する よ う 保持 し、 コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン幅を設定
し ます。 詳細および構文は、 『Vivado Design Suite ユーザー ガ イ ド : プ ロ グ ラ ムおよ びデバ ッ グ』 (UG908) [参照 13] を参
照し て く だ さ い。
set_property BITSTREAM.CONFIG.PERSIST <value> [current_design]
<value> に指定可能な値は、 No、 Yes、 CTLReg、 X1、 X8、 X16、 X32、 SPI1、 SPI2、 SPI4、 BPI8、 BPI のいずれかです。
パーシ ャ ル ビ ッ ト ス ト リ ームには、 パーシ ャ ル リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンに必要な コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン コ マン
ド お よ びデー タ がすべて含ま れてい ます。 パーシ ャ ル ビ ッ ト ス ト リ ームに コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン フ レ ームのア ド
レ ス指定情報が含ま れてい る ので、 パーシ ャ ル ビ ッ ト ス ト リ ーム を FPGA に読み込む際に RM の物理位置を指定す
る 必要はあ り ません。 有効なパーシ ャ ル ビ ッ ト ス ト リ ームが FPGA の間違っ た場所に送信 さ れ る こ と はあ り ません。
パーシ ャ ル リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン コ ン ト ロー ラ ーに よ り 不揮発性 メ モ リ か ら パーシ ャ ル ビ ッ ト ス ト リ ームが取
り 出 さ れ、 コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン ポー ト に送 ら れます。 パーシ ャ ル リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン制御 ロ ジ ッ ク は、外
部デバ イ ス (プ ロ セ ッ サな ど) ま たは リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンす る FPGA デバ イ ス の フ ァ ブ リ ッ ク に配置で き ます。
ユーザーが設計 し た内部 PR コ ン ト ロ ー ラ ーに よ り 、 ICAP イ ン タ ーフ ェ イ ス を解 し てパーシ ャ ル ビ ッ ト ス ト リ ーム
が読み込まれます。 ス タ テ ィ ッ ク デザ イ ンのほかの ロ ジ ッ ク と 同様、 内部パーシ ャ ル リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン制
御回路は、 パーシ ャ ル リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン プ ロ セ ス中、 割 り 込みな し で動作 し ます。
内部コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンには、 カ ス タ ム ス テー ト マシ ン ま たは MicroBlaze™ な ど のエンベデ ッ ド プ ロ セ ッ サを
含め る こ と がで き ま す。 Zynq-7000 AP SoC では、 プ ロ セ ッ サ サブシ ス テ ム (PS) を使用 し てパーシ ャ ル リ コ ン フ ィ
ギ ュ レーシ ョ ン イ ベン ト を制御で き ます。 Zynq-7000 デバ イ ス では、 プ ロ グ ラ マブル ロ ジ ッ ク (PL) はパーシ ャ ル リ
コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンで き ますが、 プ ロ セ ッ シ ン グ シ ス テ ムはで き ません。
パーシ ャ ル リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン デザ イ ンお よ び PR 制御 ロ ジ ッ ク をデバ ッ グす る ため、 Vivado® ハー ド ウ ェ ア
マネージ ャ ーを使用 し て、 JTAG ポー ト を介 し て フル ビ ッ ト ス ト リ ーム ま たはパーシ ャ ル ビ ッ ト ス ト リ ーム を FPGA
に読み込む こ と がで き ます。
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コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン モー ド
ビ ッ ト ス ト リ ーム を コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン ポー ト に読み込む方法の詳細は、 次の資料の 「 コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン
イ ン タ ーフ ェ イ ス」 の章を参照 し て く だ さ い。
•
『7 シ リ ーズ FPGA コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン ユーザー ガ イ ド 』 (UG470) [参照 1]
•
『Zynq-7000 All Programmable SoC テ ク ニ カル リ フ ァ レ ン ス マニ ュ アル』 (UG585) [参照 2]
コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン モー ド
パーシ ャ ル リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンでは、 次の コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン モー ド がサポー ト さ れてい ます。
•
ICAP : ユーザー コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン ソ リ ュ ーシ ョ ンに適 し たモー ド です。 ICAP コ ン ト ロ ー ラ ー と ICAP イ
ン タ ーフ ェ イ ス を作成する 必要があ り ます。
•
PCAP : Zynq-7000 デザ イ ンでの代替コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン方法です。
•
JTAG : テ ス ト ま たはデバ ッ グ を実行する のに適 し た イ ン ターフ ェ イ スです。 JTAG をサポー ト する コ ン フ ィ ギ ュ
レーシ ョ ン ケーブルを使用 し て Vivado ハー ド ウ ェ ア マネージ ャーま たは ChipScope™ Analyzer で駆動で き ます。
•
ス レーブ SelectMAP ま たは ス レーブ シ リ アル : 同 じ イ ン タ ーフ ェ イ ス で フル コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンお よ び
パーシ ャ ル リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン を実行す る のに適 し たモー ド です。
マ ス ター モー ド は、IPROG に よ り コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン メ モ リ が ク リ ア さ れる ので、直接サポー ト さ れてい ません。
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フ ル BIT フ ァ イルのダウン ロー ド
フル BIT フ ァ イルのダウ ン ロー ド
デジ タ ル シ ス テ ムの FPGA デバ イ スは、 パ ワ ーオン リ セ ッ ト 後に、 直接 PROM か ら 、 ま たはマ イ ク ロ プ ロ セ ッ サに
よ り 汎用 メ モ リ 空間か ら フル BIT フ ァ イ ルを ダ ウ ン ロ ー ド する こ と に よ り コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン し ます。 フル BIT
フ ァ イ ルには、 FPGA デバ イ ス を リ セ ッ ト し 、 完全なデザ イ ンで コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン し 、 BIT フ ァ イ ルが破損 し
ていない こ と を検証する のに必要な情報がすべて含まれてい ます。 図 4-1 に こ のプ ロ セ ス を示 し ます。
X-Ref Target - Figure 4-1
図 4-1 : フル BIT フ ァ イルでの コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン
初期コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンが完了 し 、 検証 さ れた ら 、 FPGA デバ イ スはユーザー モー ド にな り 、 ダ ウ ン ロ ー ド さ れ
たデザ イ ンが機能 し 始め ます。BIT フ ァ イ ルが破損 し てい る こ と が検出 さ れた場合は、DONE 信号はアサー ト さ れず、
FPGA デバ イ ス はユーザー モー ド にな る こ と はないので、 破損 し たデザ イ ンが機能 し 始め る こ と はあ り ません。
パーシ ャ ル リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン
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パーシ ャ ル BIT フ ァ イルのダウン ロー ド
パーシ ャル BIT フ ァ イルのダウ ン ロー ド
パーシ ャ ル リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン さ れ る FPGA デバ イ ス は、 パーシ ャ ル BIT フ ァ イ ルの読み込み中、 ユーザー
モー ド です。 こ れに よ り 、 リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル部分が変更 さ れてい る 間、 FPGA ロ ジ ッ ク の リ コ ン フ ィ ギ ュ レ ー
シ ョ ン さ れない部分は動作 し 続け る こ と がで き ます。 図 4-2 に こ のプ ロ セ ス を示 し ます。
X-Ref Target - Figure 4-2
図 4-2 : パーシ ャル BIT フ ァ イルでの コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン
パーシ ャ ル BIT フ ァ イ ルには簡略 さ れたヘ ッ ダーが含まれてお り 、FPGA デバ イ ス をユーザー モー ド にす る ス タ ー ト
ア ッ プ シーケ ン スはあ り ません。BIT フ ァ イ ルには、デフ ォ ル ト 設定ではフ レーム ア ド レ ス と コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ
ン デー タ 、 お よ び最終チ ェ ッ ク サ ム 値がのみが含 ま れ ま す。 必要に応 じ て、 ビ ッ ト ス ト リ ー ム の イ ン テ グ リ テ ィ
チ ェ ッ ク 用に追加の CRC チ ェ ッ ク を挿入で き ます。
リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン後に リ セ ッ ト する 機能を使用 し てい る 場合、 リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンが開始 し た と き に
DONE ピ ン が Low にな り 、 パーシ ャ ル リ コ ン フ ィ ギ ュ レ ーシ ョ ン が正 し く 完了す る と High に な り ま す。 ただ し 、
パーシ ャ ル ビ ッ ト ス ト リ ームは内部で監視す る こ と がで き ます。
リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン後に リ セ ッ ト する 機能を使用 し ていない場合、 コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンがいつ完了 し たか
を知る ためデー タ を監視する 必要があ り ます。 パーシ ャ ル BIT フ ァ イ ルの最後には DESYNCH ワ ー ド (0000000D) が
あ り 、 コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン エン ジ ンに BIT フ ァ イ ルの送信が完了 し た こ と を示 し ます。 こ の ワ ー ド は、 一連の
パデ ィ ン グ NO OP コ マ ン ド の後に挿入 さ れてお り 、 DESYNCH に到達 し た と き にはすべての コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ
ン デー タ がデバ イ ス全体の タ ーゲ ッ ト フ レームに既に送信 さ れてい る こ と を確実に し ます。 パーシ ャ ル BIT フ ァ イ
ル全体が コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン ポー ト に送信 さ れた ら 、リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン さ れた領域を ア ク テ ィ ブにで き
ます。
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FPGA デバイ ス を コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンする シ ステム デザイ ン
FPGA デバイ ス を コ ン フ ィ ギ ュ レ ーシ ョ ンする シ ス
テム デザイ ン
パーシ ャ ル BIT フ ァ イ ルは、 フル BIT フ ァ イ ル と 同様に FPGA デバ イ ス にダ ウ ン ロ ー ド で き ます。外部マ イ ク ロ プ ロ
セ ッ サに よ り 、 ど のパーシ ャ ル BIT フ ァ イ ルを ダ ウ ン ロ ー ド すべ き か、 その BIT フ ァ イ ルが外部 メ モ リ 空間の ど こ に
あ る かが判断 さ れ、 パーシ ャ ル BIT フ ァ イ ルが JTAG、 Select MAP、 シ リ アル イ ン タ ーフ ェ イ ス な ど の標準 FPGA コ
ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン ポー ト に送信 さ れます。 FPGA デバ イ スは、 パーシ ャ ル BIT フ ァ イ ルを受信 し てい る と い う 特
別な指示な し で、 パーシ ャ ル BIT フ ァ イ ルを正 し く 処理 し ます。
フル BIT フ ァ イ ルを ダ ウ ン ロ ー ド する 前には、 通常 FPGA コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン イ ン タ ーフ ェ イ ス の INIT ま たは
PROG 信号を アサー ト し ます。 パーシ ャ ル BIT フ ァ イ ルを ダ ウ ン ロ ー ド す る 前には、 こ れは実行 し ないで く だ さ い。
INIT ま たは PROG 信号を アサー ト す る と 、 パーシ ャ ル BIT フ ァ イ ルでな く フル BIT フ ァ イ ルが送信 さ れます。
動作中のデザ イ ン にパーシ ャ ル BIT フ ァ イ ルが送信 さ れ る こ と を示す ( イ ネーブル信号を保持、 ク ロ ッ ク を デ ィ ス
エーブルにする な ど) には、 専用 FPGA コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン ピ ン を使用す る のではな く 、 デザ イ ン内で実行す る
必要があ り ます。 図 4-3 に、 マ イ ク ロ プ ロ セ ッ サを介 し た コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン プ ロ セ ス を示 し ます。
X-Ref Target - Figure 4-3
full
configuration
RM A1
config.
RM A2
config.
RM A3
config.
Off-chip memory or System ACE
ICAP
uP
FPGA
Self-reconfiguring
FPGA
uP
RP A
RP A
JTAG
port
X12033
図 4-3 : マ イ ク ロ プ ロ セ ッ サを介 し た コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン
パーシ ャ ル リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン では、 標準 コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン イ ン タ ーフ ェ イ ス に加え、 内部 コ ン フ ィ
ギ ュ レ ーシ ョ ン ア ク セ ス ポー ト (ICAP) に よ る コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンがサポー ト さ れてい ます。 ICAP プ ロ ト コ ル
は SelectMAP と 同 じ で、 タ ーゲ ッ ト デバ イ ス の コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン ユーザー ガ イ ド に説明 さ れてい ます。FPGA
デザ イ ン の HDL 記述に ICAP ラ イ ブ ラ リ プ リ ミ テ ィ ブ を イ ン ス タ ン シエー ト し 、 パーシ ャ ル BIT フ ァ イ ルを コ ン
フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン ポー ト に送信す る 前に解析お よ び制御で き ます。 パーシ ャ ル BIT フ ァ イ ルは、 汎用 I/O ま たはギ
ガ ビ ッ ト ト ラ ン シーバーを介 し て FPGA デバ イ ス にダ ウ ン ロ ー ド し 、その後 FPGA フ ァ ブ リ ッ ク の ICAP に転送で き
ます。
暗号化 7 シ リ ーズ BIT フ ァ イ ルのパーシ ャ ル リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン では、8 ビ ッ ト バ ス のみの ICAP を使用す る
必要があ り ます。 暗号化を使用す る 場合は、外部 コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン ポー ト を介 し た リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン
は使用で き ません。
パーシ ャ ル リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン
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パーシ ャル ビ ッ ト ス ト リ ームの CRC チ ェ ッ ク
パーシ ャル ビ ッ ト ス ト リ ームの CRC チ ェ ッ ク
パーシ ャ ル ビ ッ ト ス ト リ ームがア ク テ ィ ブ デザ イ ンに読み込まれ る と 、 デフ ォル ト のビル ト イ ン CRC はビ ッ ト ス ト
リ ームの最後ま で実行 さ れませんが、 コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン エン ジ ンにはフ レーム ご と の CRC チ ェ ッ ク を実行す
る 機能があ り 、 CRC チ ェ ッ ク でエ ラ ーが検出 さ れた場合はフ レームは コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン メ モ リ に読み込ま れ
ま せん。 エ ラ ーが検出 さ れ る と INIT_B ピ ン が Low にな り 、 パーシ ャ ル BIT フ ァ イ ルを再試行す る か、 ゴールデン
パーシ ャ ル BIT フ ァ イ ルを使用す る かな ど、 次の処理を決定で き ま す。 部分的に読み込 ま れた リ コ ン フ ィ ギ ュ レー
シ ョ ン領域には有効なプ ロ グ ラ ミ ン グはあ り ませんが、 シ ス テ ムがエ ラ ーか ら 回復す る 間、CRC チ ェ ッ ク に よ り デバ
イ ス の残 り の部分は動作を続け ます。
こ の フ レーム ご と の CRC チ ェ ッ ク は、 Vivado® Design Suite の次の リ リ ース でサポー ト さ れ る 予定です。
フ レーム ご と の CRC チ ェ ッ ク の使用/不使用にかかわ ら ず、 パーシ ャ ル BIT フ ァ イ ルが読み込まれ る と 、 デバ イ ス の
コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン全体が変わ り ます。SEU を軽減する ために POST_CRC 機能が イ ネーブルにな っ てい る 場合、
パーシ ャ ル ビ ッ ト ス ト リ ームが読み込まれ、 コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン イ ン タ ーフ ェ イ ス がユーザーに よ り 非同期化
さ れた後、 SEU 軽減エン ジ ンに よ り エンベデ ッ ド SEU CRC 値が自動的に再算出 さ れます。 CRC 再キ ャ リ ブ レーシ ョ
ンが完了する と 、 FRAME_ECCE2 の FRAME_VALID 出力が ト グル し 始め、 SEU 検出が再開 し た こ と が示 さ れます。
コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン時間
コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン の速度は、 パーシ ャ ル BIT フ ァ イ ルのサ イ ズお よ び コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン ポー ト のバン
ド 幅に直接影響 さ れます。表 4-1 に、7 シ リ ーズの異な る コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン ポー ト の最大バン ド 幅を示 し ます。
表 4-1 : 7 シ リ ーズ アーキテ ク チ ャ の コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン ポー ト の最大バン ド 幅
コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン
モー ド
最大ク ロ ッ ク レー ト
デー タ 幅
最大バン ド 幅
ICAP
100MHz
32 ビ ッ ト
3.2Gbps
SelectMAP
100MHz
32 ビ ッ ト
3.2Gbps
シ リ アル モー ド
100MHz
1 ビッ ト
100Mbps
JTAG
66MHz
1 ビッ ト
66Mbps
ビ ッ ト ス ト リ ームの正確な長 さ は、 write_bitstream コ マン ド で -raw_bitfile オプシ ョ ン を使用 し て作成 さ れ
た .rbt フ ァ イ ルに含ま れ ます。 こ の数値 と バン ド 幅か ら 、 コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンの総時間を算出 し ます。 次に、
ロ ー ビ ッ ト フ ァ イ ルのヘ ッ ダーの例を示 し ます。
Xilinx ASCII Bitstream
Created by Bitstream 2013.4
Design name: led_shift_count;UserID=0XFFFFFFFF
Architecture:kintex7
Part:
7k325tffg900
Date:
Thu Aug 29 16:42:05 2013
Bits:
1211072
11111111111111111111111111111111
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コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン デバ ッ グ
コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン デバ ッ グ
JTAG ま たは ス レーブ SelectMAP な ど の ICAP 以外の コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン方法を使用 し てい る 場合で も 、 ICAP イ
ン タ ーフ ェ イ ス を使用 し て コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン プ ロ セ ス を開始で き ます。 実際、 コ ン フ ィ ギ ュ レ ーシ ョ ン の ス
テー タ ス は、 読み出 し コ マ ン ド を発行 し な く て も 、 自動的に ICAP の O ポー ト に送信 さ れます。
ICAP ブ ロ ッ ク の O ポー ト は 32 ビ ッ ト バ ス ですが、 最下位バ イ ト のみが使用 さ れます。 次の表に、 最下位バ イ ト の
各ビ ッ ト の説明を示 し ます。
表 4-2 : ICAP の O ポー ト ビ ッ ト
ICAP の O ポー ト ビ ッ ト
ステー タ ス ビ ッ ト
O[7]
CFGERR_B
O[6]
DALIGN
O[5]
RIP
O[4]
IN_ABORT_B
O[3:0]
1
説明
コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン エ ラ ー (ア ク テ ィ ブ Low)
0 : コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン エ ラ ーが発生
1 : コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン エ ラ ーな し
同期ワ ー ド の受信 (ア ク テ ィ ブ High)
0 : 同期ワ ー ド は受信 さ れていない
1 : イ ン タ ーフ ェ イ ス ロ ジ ッ ク か ら 同期 ワー ド を受信
リ ー ド バ ッ ク (ア ク テ ィ ブ High)
0 : リ ー ド バ ッ ク は実行 さ れていない
1 : リ ー ド バ ッ ク を実行中
アボー ト (ア ク テ ィ ブ Low)
0 : アボー ト を実行中
1 : アボー ト は実行 さ れていない
予約済み
こ のバ イ ト の上位 4 ビ ッ ト が ス テー タ ス を示 し ます。 こ れ ら の ス テー タ ス ビ ッ ト は、 同期ワ ー ド が受信 さ れたか、 コ
ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン エ ラ ーが発生 し たか を示 し ます。 次の表に、 こ れ ら の状態の値を示 し ます。
表 4-3 : ICAP の同期ビ ッ ト
O[7:0]
同期ワー ド の有無
コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン
エ ラ ーの有無
9F
なし
なし
DF
あり
なし
5F
あり
あり
1F
なし
あり
図 4-4 に、 完了 し た フル コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン、 その後に CRC エ ラ ーを含むパーシ ャ ル リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ
ン、 最後に正常に完了 し たパーシ ャ ル リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン を示 し ます。 上記の表 と こ の後の説明か ら 、 どの よ
う に ICAP の O ポー ト を使用 し て コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン プ ロ セ ス を監視する かがわか り ます。 CRC エ ラ ーが発生 し
た ら 、 こ れ ら の信号を コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン ス テー ト マシ ンで使用 し てエ ラ ーか ら 回復で き ます。 こ れ ら の信号は
ChipScope でデバ ッ グ用に コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン エ ラ ーを キ ャ プチ ャ す る のに も 使用で き ます。 こ の情報を使用 し
て、 ChipScope をパーシ ャ ル リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンの さ ま ざ ま なポ イ ン ト を キ ャ プチ ャ する のに使用で き ます。
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コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン デバ ッ グ
X-Ref Target - Figure 4-4
図 4-4 : パーシ ャ ル リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンの ChipScope の表示
ChipScope 表示のマーカーは、 次を示 し ます。
•
1st_done
初期フル ビ ッ ト ス ト リ ーム コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンの完了を示 し ます。 DONE ピ ン (図の波形の done_pad) が
High にな り ます。
•
cfgerr
パーシ ャ ル ビ ッ ト ス ト リ ームの読み込み中に CRC エ ラ ーが検出 さ れた こ と を示 し ます。 ス テー タ ス は O[31:0]
(図の波形の icap_o_top[31:0]) で確認で き ます。
•
°
Icap_o_top[31:0] は 0x9F か ら 開始 し ます。
°
SYNC ワ ー ド が受信 さ れ る と 、 Icap_o_top[31:0] が 0xDF にな り ます。
°
CRC エ ラ ーが受信 さ れ る と 、 Icap_o_top[31:0] が 1 サ イ ク ル間 0x5F にな り 、 その後 0x1F にな り ます。
°
INIT_B が Low にな り ます (図の波形の init_pad)。
RCRC
パーシ ャ ル ビ ッ ト ス ト リ ームが再読み込み さ れた こ と を示 し ます。 RCRC コ マ ン ド は cfgerr ス テー タ ス を リ
セ ッ ト し 、 INIT_B ピ ン を High に し ます (図の波形の init_pad)。
•
°
SYNC ワ ー ド が受信 さ れ る と Icap_o_top[31:0] は 0x1F か ら 0x5F に変わ り ます。
°
RCRC コ マン ド が受信 さ れ る と Icap_o_top[31:0] は 0x5F か ら 0xDF に変わ り ます。
pr_done
パーシ ャ ル ビ ッ ト ス ト リ ームが正 し く 完了 し た こ と を示 し ます。
°
DESYNC コ マン ド が受信され、 コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン エ ラーが検出されなかった場合、Icap_o_top[31:0]
は 0xDF か ら 0x9F に変わ り ます。
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第 5章
既知の問題お よび制限
既知の問題
Vivado® 2013.4 リ リ ー ス でパーシ ャ ル リ コ ン フ ィ ギ ュ レ ーシ ョ ン を使用す る 場合、 い く つかの既知の問題が あ り ま
す。 こ れ ら の問題が発生 し た場合、 ま たはほかの問題が発生 し た場合は、 ザ イ リ ン ク ス に連絡 し 、 問題が発生 し たサ
ンプル デザ イ ン を ご送付 く だ さ い。 こ れ ら のテ ス ト ケース は、 ソ リ ュ ーシ ョ ン を向上す る ために活用 さ せていただ
き ます。
•
致命的なエ ラ ー、内部エ ラ ー、不完全な配線 (部分的なアン テナ)、配置配線、pr_verify、および write_bitstream
を阻害する その他の規則違反が発生し た場合は、 ザ イ リ ン ク スにご連絡 く だ さ い。 エ ラ ーが発生し たデザ イ ン を含
めていただ く こ と が、 適切な解析および修正の適用に重要です。
•
イ ンプ リ メ ン ト 済み リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル モジ ュ ールの再利用は 100% 保持 さ れません。 今後の リ リ ース では、
イ ン プ リ メ ン ト 済み リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル モジ ュ ールを示すチ ェ ッ ク ポ イ ン ト を 1 つの コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ
ン か ら 保存 し 、 別の コ ン フ ィ ギ ュ レ ーシ ョ ン で再利用で き る よ う にす る 予定です。 現在の リ リ ー ス では、 パー
テ ィ シ ョ ン ピ ン と 内部 ロ ジ ッ ク の間の イ ン タ ーフ ェ イ ス ネ ッ ト はキ ャ プチ ャ さ れないので、 こ れ ら の信号は再
配線する 必要があ り ます。
°
•
こ れには、 配線済み RM チ ェ ッ ク ポ イ ン ト を読み込んだ後に route_design コ マン ド を実行 し ます。 こ の
プ ロ セ ス は広範にテ ス ト さ れていないので、 お勧め し ません。
SSI デバ イ ス (7V2000T、7VX1140T) の初期 コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン を SPI イ ン タ ーフ ェ イ ス を介 し て実行す る 場
合は、 パーシ ャ ル ビ ッ ト ス ト リ ーム を マ ス タ ー (ま たはその他の) ICAP に送信す る こ と はで き ません。 JTAG な
ど の外部ポー ト に送信する 必要があ り ます。初期 コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン をほかの コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン ポー
ト を介 し て実行 し た場合は、 マ ス タ ー ICAP をパーシ ャ ル ビ ッ ト ス ト リ ームの送信ポー ト と し て使用で き ます。
°
回避策を現在調査中であ り 、 今後の リ リ ース に含め る 予定です。
•
1 つの リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル モジ ュ ールの複数の出力を同 じ ソ ース で駆動 し ないで く だ さ い。RM の各出力には、
固有の ド ラ イ バーが必要です。
•
Vivado IDE でフ ロ アプ ラ ン を実行 し た後、 place_design コ マン ド を実行 し た と き に リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル
パーテ ィ シ ョ ン付近の意図 し ていないサ イ ト が使用禁止にな る こ と があ り ます。 こ れ ら のサ イ ト は、 IDE で斜線
の付いた赤丸で示 さ れます。 こ れ ら のサ イ ト が使用禁止にな ら ない よ う にする には、 第 2 章の 「Vivado IDE での
フ ロ ア プ ラ ン」 に 説明 さ れ て い る よ う に、 デ ザ イ ン Pblock を 作 成 し て 保 存 し た 後、 opt_design ま た は
place_design コ マ ン ド を実行する 前にデザ イ ン を閉 じ て開き 直 し て く だ さ い。
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既知の制限
既知の制限
Vivado 2013.4 には、 開発ま たはサポー ト さ れていない機能があ り ます。 こ れ ら の機能は、 今後の リ リ ース で追加 さ れ
る 可能性があ り ます。 その一部を次に示 し ます。
•
Pblock 範囲を選択 し て リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル パーテ ィ シ ョ ンのサ イ ズおよ び形状を定義する 際、 CLOCKREGION
リ ソ ース タ イ プを使用し ないで く だ さ い。 Pblock 範囲には、 SLICE、 RAMB18、 RAMB36、 お よび DSP48 リ ソ ー
ス タ イ プのみを含め ます。
•
イ ンプ リ メ ン テーシ ョ ン中のブ ラ ッ ク ボ ッ ク ス サポー ト には制限があ り ます。 ブ ラ ッ ク ボ ッ ク ス の完全なサ
ポー ト (空の RM を含む コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン) はま だ導入 さ れていないので、 ブ ラ ッ ク ボ ッ ク ス は イ ン プ リ
メ ン テーシ ョ ン後に update_design -black_box を使用 し て作成する 必要があ り ます。
°
•
update_design -black_box コ マン ド で作成 し たブ ラ ッ ク ボ ッ ク スはフ ァ ン ク シ ョ ンの面か ら 完全に空
で、 出力に定数 ド ラ イ バーは配置 さ れてい ません。 こ のため、 ビ ッ ト ス ト リ ームが使用 さ れた場合に、 未接
続の RM 出力が ス タ テ ィ ッ ク ロ ジ ッ ク の動作を阻害 し ない よ う にす る ため、 デカ ッ プ リ ン グ ロ ジ ッ ク を ア
ク テ ィ ブに保持 し て く だ さ い。
プ ロ ジ ェ ク ト モー ド はサポー ト さ れてい ません。プ ロ ジ ェ ク ト を使用 し た コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンの コ ンパ イ ル
お よ びプ ロ ジ ェ ク ト コ マ ン ド (create_run、 launch_runs な ど) は使用で き ま せん。 同様に、 Vivado IDE で
の PR プ ロ ジ ェ ク ト の管理 も サポー ト さ れてい ません。
°
チ ェ ッ ク ポ イ ン ト を IDE で開 き 、 解析機能を使用す る こ と はで き ますが、 デザ イ ン run 機能は使用で き ま
せん。
•
write_bitstream コ マ ン ド の暗号化お よ びフ レーム ご と の CRC チ ェ ッ ク 機能は導入 さ れてい ません。 こ れ ら
の機能は、 今後の リ リ ース で追加 さ れ る 予定です。
•
リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル パーテ ィ シ ョ ン内で Vivado デバ ッ グ コ アの挿入機能を使用 し ないで く だ さ い。 こ の フ
ロ ーは、 BSCAN お よ び BUFG プ リ ミ テ ィ ブ を含むデバ ッ グ ハブを挿入 し ますが、 こ れは リ コ ン フ ィ ギ ャ ラ ブル
ビ ッ ト ス ト リ ーム内では許容 さ れません。
•
パーシ ャ ル リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン をザ イ リ ン ク ス PCIe IP 内の Tandem コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン機能 と 共に
使用 し ないで く だ さ い。 こ れ ら 2 つの ソ リ ュ ーシ ョ ン を同時に使用 し た状況はテ ス ト さ れてい ません。
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付録 A
その他の リ ソ ース
ザイ リ ン ク ス リ ソ ース
ア ンサー、 資料、 ダ ウ ン ロ ー ド 、 フ ォー ラ ム な ど のサポー ト リ ソ ースは、 次のザ イ リ ン ク ス サポー ト サ イ ト を参照
し て く だ さ い。
http://japan.xilinx.com/support
ザ イ リ ン ク ス資料で使用 さ れてい る 技術用語については、 次のザ イ リ ン ク ス用語集を参照 し て く だ さ い。
http://japan.xilinx.com/company/terms.htm
ソ リ ュ ーシ ョ ン セ ン タ ー
デバ イ ス、 ツール、 IP のサポー ト については、 ザ イ リ ン ク ス ソ リ ュ ーシ ョ ン セ ン タ ーを参照 し て く だ さ い。 デザ イ
ン ア シ ス タ ン ト 、 ア ド バ イ ザ リ 、 ト ラ ブルシ ュ ーテ ィ ン グの ヒ ン ト な ど が含まれます。
参考資料
1.
『7 シ リ ーズ FPGA コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン ユーザー ガ イ ド 』 (UG470)
2.
『Zynq-7000 All Programmable SoC テ ク ニ カル リ フ ァ レ ン ス マニ ュ アル』 (UG585)
3.
『パーシ ャ ル リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン ユーザー ガ イ ド 』 (UG702) - ISE デザ イ ン ツール用
4.
『階層デザ イ ン設計手法ガ イ ド 』 (UG748) - ISE デザ イ ン ツール用
5.
『再現可能な結果を活用 し たデザ イ ンの保持』 (WP362) - ISE デザ イ ン ツール用
6.
『Vivado Design Suite チ ュ ー ト リ アル : パーシ ャ ル リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン』 (UG947)
7.
『Vivado Design Suite Tcl コ マ ン ド リ フ ァ レ ン ス ガ イ ド 』 (UG835)
8.
『XST ユーザー ガ イ ド (Virtex-6、 Spartan-6、 7 シ リ ーズ デバ イ ス』 (UG687)
9.
『Vivado Design Suite ユーザー ガ イ ド : 合成』 (UG901)
10. 『7 シ リ ーズ FPGA GTX/GTH ト ラ ン シーバー ユーザー ガ イ ド 』 (UG476)
11. 『MMCM お よ び PLL のダ イ ナ ミ ッ ク リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン』 (XAPP888)
12. 『PRC/EPRC : パーシ ャ ル リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンのデー タ イ ン テグ リ テ ィ お よ びセキ ュ リ テ ィ コ ン ト ロ ー
ラ ー 』 (XAPP887)
13. 『Vivado Design Suite ユーザー ガ イ ド : プ ロ グ ラ ムお よ びデバ ッ グ』 (UG908)
14. 『USR_ACCESS を使用す る ビ ッ ト ス ト リ ームの認識』 (XAPP497)
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麻布セント・メアリー教会 レストランクボウ

三上 隆広

麻布セント・メアリー教会 レストランクボウ

サム・ローガン(Sam Rogan)がザイリンクス株式会社の社長に就任

メモリーカード JEIDA /

ユイアス第2号

パンフレット（表）

平成28年度4月号（新居保育園）

建物の特徴、洋間（PDF 48KB）

「まごチャンネル」 好評につき100台限定