JP2006099305A - プログラマブルｌｓｉのコンフィグレーション制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
プログラマブルＬＳＩは、その内部論理をコンフィグレーションにより設定する必要があるが、プログラマブルＬＳＩのコンフィグレーションｉ／ｆはデバイス毎に固有であるため、そのｉ／ｆに適合したコンフィグレーション制御が必要である。既存技術において、機能を損なうことなくコンフィグレーションを制御するには、ＬＳＩの外部にコンフィグレーション制御論理が必要である。
【解決手段】
専用ＲＯＭを用いた簡易コンフィグレーションによりプログラマブルＬＳＩのプログラマブル領域にコンフィグレーション制御論理を設定し、このコンフィグレーション制御論理がプログラマブルＬＳＩのコンフィグレーションｉ／ｆを通してプログラマブル領域に所望の論理を設定する。
【選択図】 図１

Description

ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のコンフィグレーションによる論理設定が可能なプログラマブルＬＳＩにおけるコンフィグレーション制御方法に関する。

近年、動的に内部の論理設定が可能なプログラマブルＬＳＩの著しい性能向上により、従来ＡＳＩＣでなければ要求性能を満たせなかった分野においても、プログラマブルＬＳＩが利用されるようになり、その利用範囲を拡大している。

プログラマブルＬＳＩは、コンフィグレーションを行うことにより内部のプログラマブル領域に論理を設定する。以下では、一般的なプログラマブルＬＳＩのコンフィグレーションの仕組みについて、図８を用いて説明する。プログラマブルＬＳＩ０１０は、コンフィグレーションによる論理設定が可能なプログラマブル領域０２０と、デバイス毎に固有の機能を持ち論理設定できない固定論理領域０３０から構成される。固定論理領域０３０に含まれるコンフィグレーションｉ／ｆ０４０は、プログラマブル領域０２０の論理設定を行うための論理である。プログラマブルＬＳＩ０１０の外部には、コンフィグレーションを制御するための論理０６０が接続される。

プログラマブル領域０２０は、論理を動的に設定できる多数のセルから構成される。各セルはコンフィグレーション設定メモリを持ち、このメモリに値を書き込むことにより、セルに特定の論理を設定する。プログラマブル領域０２０に対する論理設定は、コンフィグレーションｉ／ｆ０４０を通して、各セル内のコンフィグレーション設定メモリにデータを書き込むことにより行う。

コンフィグレーション設定メモリにデータを書き込むために、コンフィグレーションｉ／ｆ０４０はデータの他、コンフィグレーション設定メモリのアドレス、ライトイネーブル等の制御信号を必要とする。これらの制御信号は、プログラマブルＬＳＩ０１０外部の制御論理０６０により生成される。制御論理０６０は、コンフィグレーション要求を受けると、コンフィグレーションｉ／ｆ０４０を通して、プログラマブルＬＳＩ０１０のコンフィグレーションを行う。

上記のプログラマブルＬＳＩ０１０外部の制御論理０６０を簡略化した方法として、コンフィグレーションデータ読み出し元に専用ＲＯＭ０７０を用いた簡易コンフィグレーションがある。このコンフィグレーションでは、コンフィグレーションｉ／ｆ０４０により制御が行われるため、プログラマブルＬＳＩ０１０外部のコンフィグレーション制御論理を必要としない。また、プログラマブルＬＳＩの外部からコンフィグレーションを制御しないため、制御論理を簡略化できる一方で、コンフィグレーション機能が制限される。プログラマブルＬＳＩ０１０の電源投入によりコンフィグレーションが開始され、プログラマブル領域０２０全体がコンフィグレーション対象となる。
特開２００３−４４３０３

プログラマブルＬＳＩは、その内部論理をコンフィグレーションにより設定する必要があるが、プログラマブルＬＳＩのコンフィグレーションｉ／ｆはデバイス毎に固有であるため、そのｉ／ｆに適合したコンフィグレーション制御が必要である。初期化コンフィグレーションに機能を限れば、専用ＲＯＭを使用することにより、プログラマブルＬＳＩ外部のコンフィグレーション制御論理を簡略化可能であるが、コンフィグレーション機能が制限される。従来技術では、機能を損なうことなく、プログラマブルＬＳＩ外部のコンフィグレーション制御論理を簡略化することができない。

本発明は、プログラマブル領域と該プログラマブル領域の論理設定を行うコンフィグレーションｉ／ｆからなるプログラマブルＬＳＩにおいて、初期コンフィグレーションにより前記プログラマブル領域にコンフィグレーション制御論理を設定し、該コンフィグレーション制御論理がプログラマブルＬＳＩのコンフィグレーションｉ／ｆを通して前記プログラマブル領域に所望の論理を設定することを特徴とするプログラマブルＬＳＩのコンフィグレーション制御方法である。

プログラマブルＬＳＩのコンフィグレーション制御論理をプログラマブルＬＳＩのプログラマブル領域に設けることにより、コンフィグレーション機能を損なうことなくコンフィグレーション制御論理を簡略化できる。

以下で本発明の実施例を説明する。

図１に本発明の第１の実施例に関するシステムの概略図を示す。このシステムにおけるプログラマブルＬＳＩ０１０は、図８の従来システムにおけるプログラマブルＬＳＩと同等の機能を有し、外部コンフィグレーション制御論理によるコンフィグレーションまたは専用ＲＯＭ０７０を用いた簡易コンフィグレーションにより内部のプログラマブル領域０２０の論理を動的に設定できるＬＳＩである。

本発明では、初期化コンフィグレーションによりプログラマブルＬＳＩ０１０のプログラマブル領域０２０にコンフィグレーション制御論理１６０を設定する。初期化コンフィグレーションは従来技術のコンフィグレーションと同様の方法で行う。プログラマブルＬＳＩ０２０内にコンフィグレーション制御論理１６０を設定した後は、制御論理１６０によるコンフィグレーション制御が可能となるため、初期化コンフィグレーションの制御論理は簡易なものでよい。

コンフィグレーション制御論理１６０は、図８の従来システムにおけるプログラマブルＬＳＩ外部のコンフィグレーション制御論理０６０に相当する機能を持つ。コンフィグレーション制御論理１６０により、機能を損なうことなくプログラマブルＬＳＩ０１０外部のコンフィグレーション論理を簡略化することが可能になる。図１は、専用ＲＯＭ０７０を用いた簡易コンフィグレーションにより、初期化コンフィグレーションを簡略化したシステムであるが、コンフィグレーション制御論理１６０が図１のＬＳＩ外部の制御論理に相当する機能を持つことにより、プログラマブルＬＳＩ０１０外部に制御論理を設けた図８の従来システムと同等のコンフィグレーション機能を実現できる。

コンフィグレーション制御論理１６０は、プログラマブル領域０２０内の論理をコンフィグレーション対象とするが、コンフィグレーション制御論理１６０自身の論理はコンフィグレーション対象から除外する。コンフィグレーション制御論理１６０は、プログラマブルＬＳＩ０１０の外部デバイスまたはプログラマブルＬＳＩ内部の論理からコンフィグレーション要求を受けることによりコンフィグレーションを開始する。コンフィグレーションが開始されると、コンフィグレーション制御論理１６０はプログラマブルＬＳＩ０１０外部のＲＯＭ等のデバイスからコンフィグレーションデータを読み込み、コンフィグレーションｉ／ｆ０４０を通してコンフィグレーション設定メモリに格納する。

コンフィグレーションｉ／ｆ０４０の仕様はデバイス固有であるが、コンフィグレーション制御論理１６０がコンフィグレーションデータを格納したメモリ等のデバイスのｉ／ｆとコンフィグレーションｉ／ｆ０４０の間のブリッジ機能を持つことより、コンフィグレーションｉ／ｆ０４０の仕様に依存せず様々なデバイスからコンフィグレーションデータを読み出すことが可能である。

以上で説明したように、図１のシステムではプログラマブルＬＳＩ０１０の内部のコンフィグレーション制御論理により、機能を損なうことなくプログラマブルＬＳＩ０１０の外部のコンフィグレーション制御論理を簡略化できる。特に初期化コンフィグレーション方法として、専用ＲＯＭ０７０を用いた簡易コンフィグレーションを適用することにより、プログラマブルＬＳＩ０１０外部にコンフィグレーション制御論理を必要とせずに、柔軟なコンフィグレーション機能を実現すること可能である。

図２に本発明の第２の実施例に関するシステムの構成例を示す。図１のシステムでは、コンフィグレーション制御論理とコンフィグレーション対象が同一プログラマブルＬＳＩに含まれていたが、図２のシステムは、プログラマブルＬＳＩ０１０内部のコンフィグレーション制御論理でコンフィグレーション制御を行う対象に、他のプログラマブルＬＳＩのコンフィグレーション領域も含める。図２のシステムは複数のプログラマブルＬＳＩから構成されており、システム内にコンフィグレーション制御論理を持つようにコンフィグレーションされたプログラマブルＬＳＩを少なくとも1つ以上持つ。１つのコンフィグレーション制御論理で、複数のプログラマブルＬＳＩに対してコンフィグレーション制御を行うこともできる。

図３に本発明の第３の実施例として、メインメモリ上にある再コンフィグレーションデータを読み出して、プログラマブルＬＳＩのコンフィグレーションを行うシステムを示す。

このシステムにおいて、再コンフィグレーションはプログラマブルＬＳＩ０１０内部もしくは外部のコンフィグレーション要求信号により開始される。

再コンフィグレーションが開始されると、内部コンフィグレーション制御論理１６０はバスｉ／ｆとコンフィグレーションｉ／ｆ０４０の間で変換ブリッジの機能を担う。再コンフィグレーション制御論理１６０はバスから受け取ったコンフィグレーションデータをコンフィグレーションｉ／ｆ０４０の仕様に沿った形式に変換して、コンフィグレーションｉ／ｆ０４０に送り出す。プロセッサもしくはコンフィグレーション制御論理自身で、メインメモリからコンフィグレーション制御論理へコンフィグレーションデータの転送を実施する。コンフィグレーションデータの読み出し元は、メインメモリに限らずＬＳＩ等の他のデバイスからの読み出しにも適用できる。

図４に本発明の第４の実施例として、プログラマブルＬＳＩ内部コンフィグレーション制御論理により障害からの回復機能を実現したシステムを示す。プログラマブルＬＳＩ０１０はプログラム領域に予備領域を持つ。障害検出論理によりプログラマブル領域の論理における障害を検出すると、コンフィグレーションにより予備領域を障害発生箇所の代替として使用するように論理変更を行う。予め複数の障害時用論理設定を用意しておき、検出した障害種に応じてコンフィグレーションデータを選択することにより複数の障害に対応可能である。

図５に本発明の第５の実施例として、プログラマブルＬＳＩ間の配線上で障害が発生し通信が途絶えた時に通信経路を動的に切り替えるシステム例を示す。プログラマブルＬＳＩ０１０とプログラマブルＬＳＩ０１５は経路１３０と経路１３５で結線されている。通常、経路１３０を使ってプログラマブルＬＳＩ０１０、プログラマブルＬＳＩ０１５間の通信を行うように経路制御論理１１０と経路制御論理１１５はコンフィグレーションされている。プログラマブルＬＳＩ０１０の経路制御・障害監視論理１２０は経路１３０によるプログラマブルＬＳＩ間の通信が正常に行われていることを監視する論理である。経路１３０で通信障害が発生すると、経路制御・障害監視論理１２０はコンフィグレーション制御論理１６０にコンフィグレーション要求を発生する。コンフィグレーション制御論理１６０は経路１３５を使ってプログラマブルＬＳＩ０１０、プログラマブルＬＳＩ０１５間の通信を行うように経路制御論理１１０と経路制御論理１１５の再コンフィグレーションを行う。以上の方法により経路１３０で障害が発生した時に通信経路を経路１３５に切り替えるシステムが実現可能である。

図６に本発明の第６の実施例として、複数のプログラマブルＬＳＩが互いの障害を監視して、再コンフィグレーションによる障害からの回復を行うようにしたシステムを示す。このシステムでは、プログラマブルＬＳＩ０１０の再コンフィグレーション制御をプログラマブルＬＳＩ０１５内部の再コンフィグレーション制御論理１６５が、プログラマブルＬＳＩ０１５の再コンフィグレーションをプログラマブルＬＳＩ０１０内部の再コンフィグレーション制御論理１６０が行う。このシステムでは再コンフィグレーション制御論理と再コンフィグレーション対象が別のプログラマブルＬＳＩになるようにすることで、再コンフィグレーション制御論理自体に障害が発生した場合でも障害から回復する可能性があるという点で図６の実施例５のシステムよりも信頼性が高い。本方式は信頼性を向上するためにＬＳＩを冗長化する場合などに適用できる。

図７に本発明の第７の実施例として、再コンフィグレーションによりプログラマブルＬＳＩ内部の論理を構成するシステムを示す。通常のシステムでは初期化コンフィグレーション以外でコンフィグレーションが行われる頻度は少ない。そこでコンフィグレーションが必要な時以外はプログラマブルＬＳＩ内部のコンフィグレーション制御領域を別用途に用い、プログラマブルＬＳＩの利用効率を高めるようにする。

このシステムにおいて、プログラマブルＬＳＩ０１５のコンフィグレーション制御はプログラマブルＬＳＩ内部のコンフィグレーション制御論理１６０により行う。但しプログラマブルＬＳＩ０１０は通常動作時には図７（ａ）に示すようにプログラマブルＬＳＩ０１５のコンフィグレーション制御を行うための論理を持たない。

プログラマブルＬＳＩ０１５にコンフィグレーションを行う必要が生じると、プログラマブルＬＳＩ０１０内部のコンフィグレーション制御論理１６０は再コンフィグレーションにより論理の一部をプログラマブルＬＳＩ０１５のコンフィグレーション制御用の論理１６５に変え、図７（ｂ）で示すような状態になる。その後にコンフィグレーション制御用論理１６５がプログラマブルＬＳＩ０１５のコンフィグレーションを行い、コンフィグレーション終了後は再びコンフィグレーション制御論理１６０がプログラマブルＬＳＩ０１０に対して再コンフィグレーションを行い元の状態に戻す。

以上のように、コンフィグレーション制御に使用するプログラマブル領域を通常時には別論理用に使用することによって、プログラマブルＬＳＩの利用効率を高めることができる。

本発明の第１の実施例を説明する図である。 本発明の第２の実施例を説明する図である。 本発明の第３の実施例を説明する図である。 本発明の第４の実施例を説明する図である。 本発明の第５の実施例を説明する図である。 本発明の第６の実施例を説明する図である。 本発明の第７の実施例を説明する図である。 従来システムにおけるコンフィグレーション制御方法を説明する図である。

符号の説明

０１０・・プログラマブルＬＳＩ
０２０・・プログラマブル領域
０３０・・固定論理領域
０４０・・コンフィグレーションｉ／ｆ
０６０・・プログラマブルＬＳＩ外部のコンフィグレーション制御論理
０７０・・コンフィグレーションデータを格納した専用ＲＯＭ
０８０・・コンフィグレーション対象
１６０・・プログラマブルＬＳＩ内部のコンフィグレーション制御論理

Claims (5)

1. プログラマブル領域と該プログラマブル領域の論理設定を行うコンフィグレーションｉ／ｆからなるプログラマブルＬＳＩにおいて、初期コンフィグレーションにより前記プログラマブル領域にコンフィグレーション制御論理を設定し、該コンフィグレーション制御論理がプログラマブルＬＳＩのコンフィグレーションｉ／ｆを通して前記プログラマブル領域に所望の論理を設定することを特徴とするプログラマブルＬＳＩのコンフィグレーション制御方法。
2. 前記初期コンフィグレーションはＲＯＭを用いた簡易コンフィグレーションであることを特徴とする請求項１記載のプログラマブルＬＳＩのコンフィグレーション制御方法。
3. プロセッサとコンフィグレーションデータが格納されたメモリとプログラマブルＬＳＩからなり、前記プログラマブルＬＳＩはプログラマブル領域と該プログラマブル領域の論理設定を行うコンフィグレーションｉ／ｆからなるシステムにおいて、初期コンフィグレーションにより前記プログラマブルＬＳＩの前記プログラマブル領域にコンフィグレーション制御論理が設定され、該コンフィグレーション制御論理が前記メモリから読み出されたコンフィグレーションデータを所定のフォーマット変換をして前記コンフィグレーションｉ／ｆに送出することを特徴とするシステム。
4. 複数のプログラマブルＬＳＩを含み、その内少なくとも１つのプログラマブルＬＳＩにコンフィグレーション制御論理が設定され、該コンフィグレーション制御論理が他のコンフィグレーション制御論理が設定されていないプログラマブルＬＳＩのコンフィグレーション制御を行うことを特徴とする請求項３記載のシステム。
5. 前記プログラマブルＬＳＩはＦＰＧＡであることを特徴とする請求項３又は請求項４記載のシステム。
   

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