JPH0876974A - データ処理装置 - Google Patents
データ処理装置Info
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- JPH0876974A JPH0876974A JP6215649A JP21564994A JPH0876974A JP H0876974 A JPH0876974 A JP H0876974A JP 6215649 A JP6215649 A JP 6215649A JP 21564994 A JP21564994 A JP 21564994A JP H0876974 A JPH0876974 A JP H0876974A
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Abstract
ェアの機能を決定するFPGAのコンフィグレーション
・データをFPGA内のメモリにダウンロードする機構
に関し、効率良く、初期の立ち上がりを高速化し、シス
テム性能を向上させる。 【構成】 所定のハードウェアの機能を決定するRAM
型のFPGAを備えているデータ処理装置に、電源投入
時等の初期化時には、ROM等に、予め、格納されてい
るコンフィグレーション・データをRAM型FPGA
のRAMにダウンロードし、外部記憶装置等からコンフ
ィグレーション・データをダウンロードする際には、
既に、上記FPGAのRAMにコンフィグレーションさ
れているデータ種別と、新たにコンフィグレーションの
依頼をされたデータの種別とを比較する手段を備え、該
比較で同一の場合には、再ダウンロードしない。又、該
FPGAのRAMへのコンフィグレーション・データの
ダウンロード時には、追加,又は、オーバライトとす
る。
Description
に、ハードウェアの機能を決定するフィールドプログラ
マブルゲートアレイ(FPGA)のコンフィグレーショ
ン・データを、該フィールドプログラマブルゲートアレ
イ(FPGA)内のメモリにダウンロードする機構に関
する。
つ、処理の高速化が望まれる様になってきている。この
様な要求の中で、これまで、実装密度の高度化等により
対応してきたが、限界に達しているのも事実である。
においてハードウェアの機能をダイナミックに切り換え
る技術は、ハードウェア技術上において重要な位置を占
める。このハードウェア機能をダイナミックに切り換え
る技術の一つである、再コンフィグレーション可能なフ
ィールド・プログラマブル・ゲートアレイ(以下、FP
GAということがある)が有効な手段となる。
ィグレーション)の際のコンフィグレーション・データ
の取扱いも、データ処理システムの性能上重要な技術で
あり、本発明は、このコンフィグレーションの技術に関
するものである。
ダウンサイジング技術を説明する図であり、図5(a)
は、汎用型のデータ処理装置の場合を示し、図5(b)
は、カストマライズしたデータ処理装置の場合を示し、
図5(c) は、専用のゲートアレイを使用した場合を示
し、図6(a) は、階層型の実装技術の例を示し、図6
(b) はフィールド・プログラマブル・ゲートアレイ(FPA
G)の構成例を示している。
しており、ダウンサンジングを行う場合、高密度実装可
能な素子の選択, 及び、実装技術の高度化、例えば、両
面実装技術等を導入するとか、1チップ化等を行う必要
がある。
理装置の場合を示し、ユーザの特殊な機能仕様に合わせ
て、専用処理装置を構築し、高集積化を行うものであ
る。例えば、中央処理装置(CPU) を複数個搭載して、フ
レキシブルな制御機構を構築する場合もある。
体部に、ユーザの要求に合わせて、一つ, 又は、複数個
の専用のゲートアレイ素子を搭載することでダウンサイ
ジングを図った場合である。具体的には、図6(a) に示
されているように、マザーボードに、専用のベビーボー
ドを、固定的に、或いは、必要に応じてコネクタ部分で
取り替えて、階層構造で搭載する等の方法がある。
したダウンサンジング技術には、以下の問題を含むもの
である。
理装置の場合、実装技術の向上が、ダウンサイジングの
要求に対して追従できないのが現状である。又、汎用的
な中央処理装置(CPU) を使用するため、フレキシビリテ
ィは高まるが、専用のハードウェアによるものに比較し
て、処理速度の性能面で対抗することができない問題が
発生する。
たデータ処理装置の場合には、専用化されたハードウェ
アで構築するため、処理能力上の問題は解消されるが、
開発工数が増大するという問題が発生する。又、汎用
性、つまり、フレキシビリティが低下する問題がある。
イ素子を使用する場合、図5(b) の場合と同様に、専用
のゲートアレイを開発する必要があり、開発期間が増大
する。又、専用ゲートアレイのため、汎用性に乏しくな
る問題がある。
ドウェアの機能を決定するフィールドプログラマブルゲ
ートアレイ(FPGA)を使用する手段が考えられる。
以下、該FPGAを使用する場合に解決できる上記問題
点と、新たに発生する問題点を挙げる。
である。図示されているように、FPGA内にはコンフ
ィグレーション用メモリがあり、該コンフィグレーショ
ン用メモリには、例えば、フューズ型,ROM型,RA
M型があり、前記フューズ型では、コンフィグレーショ
ン・データを、該フューズ型メモリにダウンロードする
ことより、該ダウンロードされたコンフィグレーション
・データが指示する位置のフューズの溶融切断によって
決まる機能のハードウェアが構築できる。同様に、RO
M型では、該ROM型のメモリにコンフィグレーション
・データをダウンロードすることで、該ダウンロードさ
れたコンフィグレーション・データが指示する所定のハ
ードウェアを構築することができる。
Aの機能を追加する場合、該機能の追加をダイナミック
に追加することができないという問題がある。その解決
策としては、複数個のFPGAを設けて、ダイナミック
に切り替えて使用できるように構築する必要があり現実
的ではない。
ータをリード,ライト可能なRAM型メモリを備えたF
PGAを使用すると、上記の問題をクリアすることがで
きるが、該FPGA内のRAMにコンフィグレーション
・データを転送する手段,或いは、どのコンフィグレー
ション・データファイルをダウンロードするかの管理手
段が必要となる。
問題を解決することができる。 ・ FPGAによる専用のハードウェアの開発により処
理速度の向上が可能 ・ FPGAを使用することで、専用ゲートアレイに比
べるとリメイク(作り替え)等のリスクを低減する事が
可能 ・ 再ローディング可能なFPGA(具体的には、上記
RAM型メモリを使用したFPGA)を使用すること
で、汎用性のあるハードウェアへの拡張が可能である。
性のあるハードウェアへの拡張が可能という点に主眼を
おいて、言い換えると、汎用性のあるハードウェアを開
発する場合、FPGAに対してダウンロードするコンフ
ィグレーション・データの格納および管理方法が重要と
なるが、単にコンフィグレーション・データをリード専
用のROMに格納した機構のみを持った場合、前述のよ
うに、 ・ FPGAの機能を追加する場合等にROMのために
ダイナミックに拡張することが不可能となる。
ードライト可能なRAMに格納した場合、上記の問題が
クリアできるが、このRAMに格納する手段および、管
理機構に課題が残る。即ち、 ・ 既に初期化されたFPGAに対して同一の機能を再
度初期化する場合の管理 ・ 電源投入時におけるコンフィグレーション・データ
の転送等による速度の低下 と言った問題が発生する。
理装置、特に、ハードウェアの機能を決定するFPGA
のコンフィグレーション・データをFPGA内のメモリ
にダウンロードする機構において、効率良く、初期の立
ち上がりを高速化し、システム性能を向上させることが
できるデータ処理装置を提供することを目的とするもの
である。
成図である。上記の問題点は下記の如くに構成したデー
タ処理装置によって解決される。
フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA) 53
のコンフィグレーション・データを、該ハードウェア
内の前記フィールドプログラマブルゲートアレイ(FP
GA) 53 内のコンフィグレーション用メモリ(RA
M)530 にダウンロードする機能を備えたデータ処理装
置において、電源投入時等の初期化時には、読み取り専
用メモリ(ROM) 3等に、予め、格納されているコン
フィグレーション・データを、前記フィールドプログ
ラマブルゲートアレイ(FPGA)53内のコンフィグレ
ーション用メモリ(RAM)530にダウンロードする手
段, を備えるように構成する。
フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)53
のコンフィグレーション・データを、該ハードウェア
内の前記フィールドプログラマブルゲートアレイ(FP
GA)53内のコンフィグレーション用メモリ(RAM)
530 にダウンロードする機能を備えたデータ処理装置に
おいて、外部記憶装置等からコンフィグレーション・デ
ータをダウンロードする際には、前記コンフィグレー
ション・データを所定のランダムアクセスメモリ(R
AM)6 に転送した後、該ランダムアクセスメモリ(R
AM)6 から前記フィールドプログラマブルゲートアレ
イ(FPGA)53内のコンフィグレーション用メモリ
(RAM)530 にダウンロードする手段を備えるよう
に構成する。
フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)53
のコンフィグレーション・データを、該ハードウェア
内の前記フィールドプログラマブルゲートアレイ(FP
GA)53内のコンフィグレーション用メモリ(RAM)
530 にダウンロードする機能を備えたデータ処理装置に
おいて、外部記憶装置等からコンフィグレーション・デ
ータをダウンロードする際には、既に、前記フィール
ドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)53内のコン
フィグレーション用メモリ(RAM)530 にコンフィグ
レーションされているデータ種別と、新たにコンフィグ
レーションの依頼をされたデータの種別とを比較する手
段を備え、該比較手段で同一のデータ種別と判断さ
れた場合には、再ダウンロードしないように構成する。
するための手段として、以下の方法を考える。図1の原
理構成図において、 ・コンフィグレーション・データを格納する為のメモ
リは、RAM 6 を使用し、該RAM 6からFPGA 5
3 内のRAM 530にダウンロードするようにして、フ
レキシビリティを高める。
下を防ぐため、ハードウェア内部において、電源投入時
にもアクセス可能なリード専用メモリ(ROM)3 を使
用し、使用頻度の高いデータ、診断用のプログラムデー
タ等のコンフィグレーション・データを、該ROM 3
に予め格納しておく方法を採用する。この方法を採用す
ることにより、電源投入時におけるコンフィグレーショ
ン・データの転送等によるデータ転送速度の低下を防
ぐことができる。
用メモリ (RAM)530 へのダウンロード制御部 51,52
内に、FPGA用メモリ (RAM) 530 でのダウンロー
ド状態を判定する機能、即ち、上記比較手段を持ち、
現在のダウンロード状態{ダウンロードのデータ種別
(データ番号) }と同一の機能をダウンロードする指示
に対しては、再ローディングを実行しない機構を持つ手
段を採用する。この手段の採用により、システム性
能を向上させることができる。
は、ハードウェア内部のROM 3からのダウンロードの
みでは拡張性に乏しくなることから、ハードウェア外部
(ファイル記憶装置 7, システム・メモリ 2等)からの
RAM 6への転送を実現することで、拡張性を高めるこ
とができる。
る。前述の図1は、本発明の原理構成図であり、図2〜
図4は、本発明の一実施例を示した図であって、図2
は、図1に示してあるダウンロード制御部,FPGA初
期状態判定部,FPGA個別機能部の実施例を示してお
り、図3はRAM→ROMコピー手段の流れ図を示し、
図4は、RAM→FPGAへのダウンロード起動手段の
流れ図と、FPGAのダウンロード状態の判定部の動作
を流れ図で示している。
・データを格納する為のメモリとして、RAM 6 を
使用し、該RAM 6からFPGA 53 内のRAM 530に
ダウンロードする手段、初期状態のデータ転送等によ
る速度の低下を防ぐため、ハードウェア内部において、
電源投入時にもアクセス可能なリード専用メモリ(RO
M)3 を使用し、使用頻度の高いデータ、診断用のプロ
グラムデータ等のコンフィグレーション・データを、
該ROM 3に予め格納しておき、ダウンロードに先立
ち、該ROM 3→RAM 6にコピーする手段, FPG
A 53 内のコンフィグレーション用メモリ (RAM)53
0 へのダウンロード制御部 51 内に、FPGA用メモリ
(RAM) 530 へのダウンロード状態を判定する機能
を持ち、現在のダウンロード状態{ダウンロードのデー
タ種別 (データ番号) }と同一の機能をダウンロードす
る指示に対しては、再ローディングを実行しない機構を
持つ手段が、本発明を実施するのに必要な手段であ
る。尚、全図を通して同じ符号は同じ対象物を示してい
る。
用いて、本発明のデータ処理装置の構成と動作を説明す
る。本発明のデータ処理装置は、図1に示されているよ
うに、中央処理装置(CPU)1が、システム・メモリ 2に展
開されている各種のアプリケーションプログラムを実行
することにより、所定のデータ処理を実行する。このと
き、FPGA 53内のコンフィグレーション用メモリ
(RAM)530 へダウンロードされるコンフィグレーシ
ョン・データをダイナミックに変更 (ダウンロード) す
ることにより、各種のデータ処理をダイナミックに切り
替えて処理することができるようになる。
ション用メモリ (RAM)530 へダウンロード手段を、
図2〜図4によって説明する。図1のダウンロード制御
部 51,FPGAダウンロード状態判定部 52,FPGA53
は、例えば、図2に示した構成を取る。即ち、マイク
ロプログラム制御になっていて、マイクロプロセッサ(M
PU) 50が、制御メモリ 55 内に格納されているROM→
RAMコピー手段,RAM→FPGAへのダウンロー
ド起動手段,FPGAのダウンロード状態の判定手段
を実行することにより、図3,図4に流れ図で示した
動作を実行する。
て、ROM→RAMコピー手段について、その動作を
説明する。図1において、電源投入時に上記ダウンロー
ド制御部 51 は、前述のように、図2のマイクロプロセ
ッサ(MPU) 50が、制御メモリ 55 内のROM→RAMコ
ピー手段を実行することに対応する。前述のように、
該ROM 3には、使用頻度の高いデータ、診断用のプロ
グラムデータ等のコンフィグレーション・データが、
予め、格納されている。
図2の ROMアドレスインタフェース部 540を介して、RO
M 3 にROM アドレスを出力し、RAM アドレスインタフェ
ース部 541を介して RAM 6に RAMアドレスを出力して、
R0M 3 から RAM 6へのコピー動作を行う。そして、ROM
→ RAMコピー動作を終了するまで、同じ動作を繰り返
す。{図3(a) の処理ステップ 100,101,102,103参照} 該ROM→RAMコピー動作が終了すると、MPU 50が、
制御メモリ 55 内の RAM→FPGAへのダウンロード起動プ
ログラムを実行することにより、RAM 6 にコピーされ
たコンフィグレーション・データが、FPGA 53 のコン
フィグレーション用メモリ(RAM) 530 にダウンロードさ
れる。このようにして、ROM 3内部よりRAM 6にコ
ンフィグレーション・データを転送した後、該RAM
6から、FPGA 53 のコンフィグレーション・データ用メ
モリ(RAM) 530 にダウンロードされる。上記のコピー動
作は、電源投入時のためシステム性能の低下には関与し
ない。
をしたときの動作を説明する。即ち、CPU 1は、I/
F 4を通して、ファイル記憶装置 7, 或いは、システム
メモリ 2からコンフィグレーション・データをRAM
6に転送した後、上記ダウンロード制御部 51 に対し
て、RAM 6の内容をFPGA 53 に、該コンフィグレ
ーション・データのダウンロードの依頼をする。
コンフィグレーション・データをFPGA 53 のコン
フィグレーション・データ用メモリ(RAM) 530 へダウン
ロードしFPGA個別機能部を所定の機能に設定する。
FPGA 53 にダウンロードする際、現在のFPGA 5
3 のダウンロード状態をFPGAダウンロード状態判定
部 52 にて判定し、同一機能の再ローディンングを行わ
ない様に制御する。{FPGAのダウンロード状態の判定処
理手段に対応} 図4に基づいて、上記の処理を、更に、詳細に説明す
る。即ち、CPU 1からダウンロードの要求があったと
き、フラグレジスタ 54 に格納されているコンフィグレ
ーション・データと、今要求のあったコンフィグレー
ション・データとの番号を比較し、一致した場合に
は、該FPGA 53 に、既に、おなじ番号のコンフィグ
レーション・データがダウンロードされているものと
して、該ダウンロード動作を抑止する。{図4の処理ス
テップ 200参照} 該比較において、コンフィグレーション・データの一
致がみられなかった場合には、RAM→FPAGへのダ
ウンロード動作に移る。先ず、マイクロプロセッサ(MP
U) 50において、RAMアドレスを出力すると共に、イ
ンタフェース部を介してFPGA 53 にダウンロード起
動要求(REQ) を送出し、該FPGA 53 から、レディー
信号(RDY) を受信すると、該FPGA 53 は、RAM 6 か
らダウンロードデータ1語を読み込んだと認識し、アド
レスを更新して、次の1語の読み込み動作に入ること
を、該ダウンロードの終了を認識する迄繰り返す。{図
3(b)の処理ステップ 201〜205 参照} 該ダウンロード動作が終了すると、前述のフラグレジス
タ 54 に対して、今ダウンロードしたコンフィグレーシ
ョン・データの番号を登録する。{図4の処理ステッ
プ 206参照} 上記処理ステップ 201〜206 迄の処理が、前述のRAM
→FPEAへのダウンロード処理が対応する。
レーション・データが無い場合は、ハードディスク
(ファイル記憶装置) 7 等に格納されたFPGAコンフ
ィグレーション・データを一旦システム・メモリ 2に
置くか、直接RAM 6に転送する。
いが、前述のダウンロード制御部 51 に依頼しても良
い。RAM 6への新規コンフィグレーション・データ
の登録の際には、RAM 6の容量が許す限り追加動作を
行い、既にダウンロードされたデータを有効に使用する
様に制御する。また、該RAM 6がフルの場合には、既
にロードされたデータを削除し、新規データを格納す
る。実際には、削除するという処理フェーズはなく、オ
ーバライトで処理される。
は、所定のハードウェアの機能を決定するRAM型のF
PGAを設けているデータ処理装置に、電源投入時等の
初期化時には、ROM等に、予め、格納されているコン
フィグレーション・データをRAM型のFPGAのメ
モリ (RAM) にダウンロードし、外部記憶装置等から
コンフィグレーション・データをダウンロードする際
には、既に、上記FPGAのメモリ (RAM) にコンフ
ィグレーションされているデータ種別と、新たにコンフ
ィグレーションの依頼をされたデータの種別とを比較す
る手段を備え、該比較で同一の場合には、再ダウンロー
ドしない。又、該FPGAのRAMへのコンフィグレー
ション・データのダウンロード時には、追加,又は、
オーバライトとするようにしたところに特徴がある。
よれば、以下に示す効果が得られる。 ・FPGAを使用し、FPGA用のメモリ(RAM)に
対してコンフィグレーション・データをセットする機
構を持つため、フレキシビリティが高まる。 ・システム・メモリ上等のコンフィグレーション・デー
タを内部コンフィグレーション用RAMに、該コンフ
ィグレーション・データ番号により登録する機構をも
つので、追加機能およびオーバーライト機能により、効
率よく管理できる。即ち、RAMへの再コピーの発生を
抑えることが可能となり、システム性能の向上を図るこ
とができる。 ・初期のコンフィグレーション・データをハードウェ
ア内部のROMより行うため、最初のダウンローディン
グをシステム的に行う必要がなく、初期の立ち上がりが
高速化可能となる。 ・データ処理装置内のRAMに格納したコンフィグレー
ション・データをFPGAにローディングする際に、
現在のFPGAのダウンロード状態を管理することで、
不要なダウンロード(同一機能の再ローディング)を削
減することが可能となり、システムの性能を向上させる
ことができる。
を説明する図(その1)
を説明する図(その2)
・メモリ 3 読み取り専用メモリ(ROM) 4 インタフェース部(I/F) 50 マイクロプロセッサ(MPU) 51 ダウンロード制御部 52 FPGAダウ
ンロード状態判定部 53 フィールドプログラマブルゲートアレイ(FP
GA) 54 フラグレジスタ 55 制御メモ
リ 540 ROM アドレスインタフェース部 541 RAM アドレスインタフェース部 530 FPGAのコンフィグレーション用メモリ(RAM) 6 ランダムアクセスメモリ(RAM) 7 ファイル記憶装置 コンフィグレーション・データ ROM →RAM コピー処理手段 RAM →FPGAへのダウンロード起動手段 FPGAのダウンロード判定手段
Claims (3)
- 【請求項1】所定のハードウェアの機能を決定するフィ
ールドプログラマブルゲートアレイのコンフィグレーシ
ョン・データを、該ハードウェア内の前記フィールドプ
ログラマブルゲートアレイ内のコンフィグレーション用
メモリにダウンロードする機能を備えたデータ処理装置
において、 初期化時には、読み取り専用メモリに、予め、格納され
ているコンフィグレーション・データを、前記フィール
ドプログラマブルゲートアレイ内のコンフィグレーショ
ン用メモリにダウンロードする手段を備えたことを特徴
とするデータ処理装置。 - 【請求項2】所定のハードウェアの機能を決定するフィ
ールドプログラマブルゲートアレイのコンフィグレーシ
ョン・データを、該ハードウェア内の前記フィールドプ
ログラマブルゲートアレイ内のコンフィグレーション用
メモリにダウンロードする機能を備えたデータ処理装置
において、 外部からコンフィグレーション・データをダウンロード
する際には、前記コンフィグレーション・データを所定
のランダムアクセスメモリにコピーした後、該ランダム
アクセスメモリから前記フィールドプログラマブルゲー
トアレイ内のコンフィグレーション用メモリにダウンロ
ードする手段を備えたことを特徴とするデータ処理装
置。 - 【請求項3】所定のハードウェアの機能を決定するフィ
ールドプログラマブルゲートアレイのコンフィグレーシ
ョン・データを、該ハードウェア内の前記フィールドプ
ログラマブルゲートアレイ内のコンフィグレーション用
メモリにダウンロードする機能を備えたデータ処理装置
において、 外部からコンフィグレーション・データをダウンロード
する際には、既に、前記フィールドプログラマブルゲー
トアレイ内のコンフィグレーション用メモリにコンフィ
グレーションされているデータ種別と、新たにコンフィ
グレーションの依頼をされたデータの種別とを比較する
手段を備え、該比較手段で同一のデータ種別と判断され
た場合には、再ダウンロードしないことを特徴とするデ
ータ処理装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21564994A JP3531225B2 (ja) | 1994-09-09 | 1994-09-09 | データ処理装置 |
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JPH0876974A true JPH0876974A (ja) | 1996-03-22 |
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ID=16675905
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JP21564994A Expired - Fee Related JP3531225B2 (ja) | 1994-09-09 | 1994-09-09 | データ処理装置 |
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