Image Processing-S2C：Rapid FPGA-based SoC & ASIC Prototyping

画像処理およびシリコンIP統合向けFPGAプロトタイピング

可視化は現代世界に大きな影響を与えています。私たちは個人向けアプリケーションから産業用アプリケーションまで、生活のあらゆる面で動画や画像に頼っています依存しています。インフォテインメント、ゲーム、医療、サイエンティフィック・ビジュアリゼーション（目に見えないものを科学的に視覚化）、セキュリティ、モバイル、金融、防衛等はすべて、広範な画像利用が必要になります。私たちは画像に大きく依存しており、画像処理は勢いのある産業となっています。今日の動画/静止画プロセッサは、扱いにくく、場合によってはユーザが目的を達成する上で非常に重要な条件を満たさなければなりません。ビジュアル・エンターテインメントやゲームのユーザは、リアリズムを追及するためにかつてない画像改善を求めており、医療や防衛分野で使用される機器の有効性は、画像が超高精度でリアルタイムに通信が可能であるかに左右されます。

設計や統合の複雑さが効果的な検証を生み出す

現代世界における動画/静止画処理は非常に複雑になっています。このテクノロジのプロバイダは、ベイヤー変換、デモザイシング、ノイズの削減やフィルタリング、画像の鮮明化、タッチコントロール、メモリコントロール、そしてこれらの機能が動作し、最終的な動画/静止画を表示できる速度を実現できる設計を行わなければなりません。

さらに、このようなデザインは膨大なDSPアルゴリズムを実行する必要があります。デザインの複雑さによる技術的な要求だけでなく、非常に厳しい市場競争によって生じる要求もあります。関連性のあるベンダーの技術のために、開発者は非常に効率的かつ効果的な設計、検証ツールやメソドロジを採用しなければなりません。グラフィックIPコアは、十分にハードウェアの検証やソフトウェアのテストを行うために、多くのテストパターンが必要です。さらに、画像プロセッサのような複雑なIPコアを統合するSoC設計者は、ハードウェアの全機能に対する正確性の検証、SoCバスの性能評価、ソフトウェア機能のテストといった膨大な検証作業を行わなければなりません。

FPGAプロトタイピングが成功への展望を示す

コンピュータで動画あるいは静止画の処理が正確か、または十分であるかを検証するのは非常に困難です。検証は、大抵の場合、人の目で行うのが最も効果的です。しかし、シミュレーションは適切な目視で画像を処理するには遅すぎ、デザインを駆動できるFPGAプロトタイピングの優れた速度こそが、人による画像検証を可能にします。設計者は並行してテストを行うために通常複数の反復作業が必要となり、このことがエミュレーション・コストを非常に高くしています。FPGAプロトタイピングは、十分な速度で相当量の必要なリグレッションテストを非常に対コスト効果が高い方法で実行できる唯一のテクノロジとして、このコスト/効率性問題に正面から取り組んでいます。さらにFPGAプロトタイピングには、設計チームが必要なテストを効果的かつ効率的に行えるだけでなく、シリコンより前に、ソフトウェア開発者が十分な機能を備えたハードウェアにはるかに早期にアクセスできる独自の機能があります。

画像処理デザインの多くは大規模で、それに対応できるFPFAを必要としています。S2CのProdigy FPGA Prototyping Logic Moduleシリーズは、最大15億ゲートの様々なデザイン規模に対応しています。S2Cの広範なマルチメディア・ドーターカードは HDMIおよびMIPIのどちらにも対応しており、迅速なプロトタイプの構築や回路内テストが可能です。さらに、デザインサービス・チームは画像処理設計者の要求に応えるためのカスタム・ドーターカード開発に関する知識と経験を備えています。検証済グラフィック・コアを備えた使いやすく、拡張可能な高速FPGAベース・プラットフォームにより、SoCにおける統合問題を大幅に削減します。

トランザクションベース検証が検証工程を高速化

トランザクションベース検証を行うS2C独自の特許出願中であるProdigy ProtoBridge™ Systemを使用することにより、十分な速度（最大1000メガバイト/秒）で画像処理を行える機能を利用し、検証工程を大幅に加速できます。この高速ソリューションは、ビヘイビア・モデルと実際のハードウェア間の抽象度を橋渡しするトランザクション・レベルのインターフェイスを利用し、ホスト上で動作するソフトウェアと、通常メモリ、プロセッサ、高速インターフェイスを備えたFPGAベース・プロトタイピング・プラットフォーム間の通信を実現します。ProtoBridgeは、ソフトウェア・プログラムとAXI準拠ハードウェア間のトランザクタ・インターフェイスを提供します。このProtoBridgeには、ホストコンピューターに接続するAXI-PCIe間のブリッジと、このブリッジを介してデザインと通信するC-APIという 2つの重要な部分があります。ソフトウェア-AXI間トランザクタは、ARMベースのシステムを構築する設計者に対してより優れた柔軟性を提供します。また、PCIeインターフェイスと組み合わせることで、データ集約型アプリケーションにとって理想的な開発プラットフォームを提供します。

このようなシステムにより、設計者は、アルゴリズムの検証、IP設計、シミュレーションの高速化、およびコーナーケース・テストといったデザイン・プロジェクトにおいて、はるかに早期にFPGAベース・プロトタイプの利点を最大限利用することができます。

全てを一括して対応可能なソリューション

S2Cの包括的なProdigy Complete Prototyping Platformは、デザインフローのあらゆる側面に対応したソリューションを提供します。S2Cは、お客様のデザイン・サイズに適した多岐にわたる包括的なプロトタイピング・モジュールはもちろん、大規模なテスト済プロトタイピングIPライブラリ、プロトタイピング・プロセスを高速化、簡易化するリファレンス・デザインフローを提供しています。 S2CのProdigy Cloud Cube™ は、エンタープライズ・クラスのFPGAベース・プロトタイピング・システムで、デザイン規模に合わせてプロトタイピングを拡張するProdigy Logic Moduleと組み合わせることにより、最大32個のFPGAをサポートします。Prodigy Player Pro Softwareはプロトタイプの設定に使用し、リモートでシステムのモニタリングや制御を行います。Player Proに搭載された編集機能は高度なパーティショニングが可能で、まもなくリリースされるProdigy Multi-Debug Systemは、煩わしくエラーの発生しやすい手作業による各FPGAのデバッグを軽減します。この他に、近々発表のNeuro™ ソフトウェアがあります。このソフトウェアは、分散されたハードウェアやデザインチーム間でのソフトウェア開発を並行してリモートで管理することが可能です。S2CのProdigy FPGAベース・プロトタイピング・ソリューションは、優れた次世代デザインを実現する、市場でもっとも包括的なソリューションです。