
FPGAを使った数値演算回路設計の勘所 [パソコン演習付き]
FPGAを使った数値演算回路設計の勘所 [パソコン演習付き]
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【開催日】2012年8月19日(日) 10:00-17:00 1日コース
【セミナNo.】ES12-0063 【受講料】17,000円(税込)
【会場】東京・巣鴨 CQ出版社セミナ・ルーム [地図]
【セミナNo.】ES12-0063 【受講料】17,000円(税込)
【会場】東京・巣鴨 CQ出版社セミナ・ルーム [地図]

数値演算回路の設計においては,基本的な回路実現技法の習得が必要である.しかし,ASICのような実現方法の自由度が高いデバイスと異なり,FPGAでは作り込まれた回路ブロックや配線構造によって実現方法が制限される.同時に,より高性能,あるいは省ゲートを実現するための工夫も多い.従って,あらゆる技法が有効であるわけではなく,ターゲット・デバイスの特性を知った上での設計が有効である.本セミナでは,FPGAにおける数値演算回路の実現技法について,パソコン演習を交えながら解説する.
1.FPGAにおける加算器の設計法
1.1 加算器の基本構成
1.2 加算器構成に関するFPGAベンダの意図
1.2.1 Xilinxの場合
1.2.2 Alteraの場合
1.3 加算器実現の実例
2.FPGAにおける乗算器の設計法
2.1 乗算回路の基本構成
2.2 乗算器構成に関するFPGAベンダの意図
2.2.1 ハードウェア・マクロ
2.2.2 ロジック・ブロック
2.3 さまざまなケースの実現方法
2.3.1 ハード・マクロではけたが不足する場合
2.3.2 ハード・マクロの数が足りない場合
2.3.3 リアルタイム性が不要な場合
3.FPGAにおける初等超越関数の設計法
3.1 テーブル補間法による逆数器実現(除算の代用)
3.1.1 直線近似による基本構造
3.1.2 区間分割数を上げて精度アップ
3.1.3 2次補正の導入による精度アップ
3.2 テーブル補間法によるsin実現例
3.3 テーブル補間法によるsqrt実現例
4.FPGAにおける浮動小数点演算回路の設計法
4.1 浮動小数点演形式の基礎知識
4.2 IEEE 754フォーマットとは
4.3 四則演算の基本技法
4.4 より現実的な実現技法
4.4.1 適用範囲
4.4.2 丸め,正規化,例外処理
4.4.3 フォーマット
4.5 シフタの実現について
●対象聴講者
・FPGAを用いた数値演算回路で,より高性能を目指したい方
・FPGAのリソースを有効利用した数値演算回路を設計したい方
・FPGAを用いた数値演算回路を,なにげなく設計してしまっている方
●講演の目標
・数値演算回路の設計において,FPGAに適合しやすい回路と適合しにくい回路を見極められるようになる
・高性能な回路や高効率な(省ゲートの)回路を設計できるようになる
●使用するテキスト
・鈴木 昌治;『ディジタル数値演算回路の実用設計』,CQ出版社,2006年11月.

●参考文献
・鈴木 昌治;FPGAを使った数値演算回路実現の勘所(連載),Tech Village技術解説記事
第1回 加算器の構成を考える
第2回 乗算器の構成を考える
第3回 浮動小数点演算器の構成を考える Part 1
第4回 浮動小数点演算器の構成を考える Part 2
●受講者が持参するもの
・テキスト:『ディジタル数値演算回路の実用設計』,定価3,570円(税込)をご持参ください.当日,セミナ会場でもお求めいただけますが,事前に入手して予習をしてから参加されることを強く推奨いたします.
・Xilinx XST(論理合成ツール),ISE/ISE Simulation(ISim)V11以降(統合環境/HDLシミュレータ)をインストールおよび,動作確認済みのWindows搭載ノート・パソコン(ご自分のノート・パソコンで稼働しない方,また,お持ちでない方には貸し出しいたしますので,お気軽にお申し付けください)
※ ソフトウェアのインストール方法については開催日の1週間ほど前にお知らせします.
1.1 加算器の基本構成
1.2 加算器構成に関するFPGAベンダの意図
1.2.1 Xilinxの場合
1.2.2 Alteraの場合
1.3 加算器実現の実例
2.FPGAにおける乗算器の設計法
2.1 乗算回路の基本構成
2.2 乗算器構成に関するFPGAベンダの意図
2.2.1 ハードウェア・マクロ
2.2.2 ロジック・ブロック
2.3 さまざまなケースの実現方法
2.3.1 ハード・マクロではけたが不足する場合
2.3.2 ハード・マクロの数が足りない場合
2.3.3 リアルタイム性が不要な場合
3.FPGAにおける初等超越関数の設計法
3.1 テーブル補間法による逆数器実現(除算の代用)
3.1.1 直線近似による基本構造
3.1.2 区間分割数を上げて精度アップ
3.1.3 2次補正の導入による精度アップ
3.2 テーブル補間法によるsin実現例
3.3 テーブル補間法によるsqrt実現例
4.FPGAにおける浮動小数点演算回路の設計法
4.1 浮動小数点演形式の基礎知識
4.2 IEEE 754フォーマットとは
4.3 四則演算の基本技法
4.4 より現実的な実現技法
4.4.1 適用範囲
4.4.2 丸め,正規化,例外処理
4.4.3 フォーマット
4.5 シフタの実現について
●対象聴講者
・FPGAを用いた数値演算回路で,より高性能を目指したい方
・FPGAのリソースを有効利用した数値演算回路を設計したい方
・FPGAを用いた数値演算回路を,なにげなく設計してしまっている方
●講演の目標
・数値演算回路の設計において,FPGAに適合しやすい回路と適合しにくい回路を見極められるようになる
・高性能な回路や高効率な(省ゲートの)回路を設計できるようになる
●使用するテキスト
・鈴木 昌治;『ディジタル数値演算回路の実用設計』,CQ出版社,2006年11月.

●参考文献
・鈴木 昌治;FPGAを使った数値演算回路実現の勘所(連載),Tech Village技術解説記事
第1回 加算器の構成を考える
第2回 乗算器の構成を考える
第3回 浮動小数点演算器の構成を考える Part 1
第4回 浮動小数点演算器の構成を考える Part 2
●受講者が持参するもの
・テキスト:『ディジタル数値演算回路の実用設計』,定価3,570円(税込)をご持参ください.当日,セミナ会場でもお求めいただけますが,事前に入手して予習をしてから参加されることを強く推奨いたします.
・Xilinx XST(論理合成ツール),ISE/ISE Simulation(ISim)V11以降(統合環境/HDLシミュレータ)をインストールおよび,動作確認済みのWindows搭載ノート・パソコン(ご自分のノート・パソコンで稼働しない方,また,お持ちでない方には貸し出しいたしますので,お気軽にお申し付けください)
※ ソフトウェアのインストール方法については開催日の1週間ほど前にお知らせします.
【講師】
鈴木 昌治 氏〔ハードウェア設計エキスパート 〕
ディジタル信号処理系,リアルタイムCGの座標演算系を通し,数値演算回路設計を楽しむ.アルゴリズム設計,システム設計から始めて,最後にシステムが予定通り動作したときの喜びは何ものにも代え難い.
鈴木 昌治 氏〔ハードウェア設計エキスパート 〕
ディジタル信号処理系,リアルタイムCGの座標演算系を通し,数値演算回路設計を楽しむ.アルゴリズム設計,システム設計から始めて,最後にシステムが予定通り動作したときの喜びは何ものにも代え難い.