インテル® Arria® 10 FPGA および SoC

20 nm での最高性能 FPGA および SoC1

インテル® Arria® 10 FPGA は、一般公開されている OpenCore デザインを使用し、競合製品に比べ、1 スピードグレード以上高速なコア・パフォーマンスと、最大 20% の fMAX 性能の向上を実現しています。1インテル® Arria® 10 FPGA および SoC は、前世代の FPGA と SoC に比べ最大 40% の消費電力を削減し、最大 1.5 TFLOPS (Tera Floating-point Operations Per Second) の速度を実現する業界唯一のハード浮動小数点デジタル信号処理 (DSP) ブロックを特長としています。1

20nm Arm* ベースのインテル® Arria® 10 SoC は、ミッドレンジ・アプリケーションに最適な性能、電力効率、スモール・フォーム・ファクター、および低システムコストを実現します。TSMC の 20 nm プロセス・テクノロジーをベースにしたインテル® Arria® 10 SoC は、デュアルコア ARM Cortex*-A9 MPCore* ハード・プロセッサー・システム (HPS) に、ハード化浮動小数点デジタル信号処理 (DSP) ブロックなどの業界をリードするプログラマブル・ロジック・テクノロジーを統合しています。インテル® Arria® 10 SoC は、エンベデッド・ペリフェラル、可変精度デジタル信号処理 (DSP) ブロック、内蔵の高速トランシーバー、ハード・メモリー・コントローラー、プロトコル IP コントローラーなどの豊富な機能セットとプロセッサーを、高度に統合した 1 つのパッケージとして提供されます。

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インテル® Arria® 10 FPGA および SoC

ハード・プロセッサー・システム (HPS)

インテル® Arria® 10 SoC は、前世代 の SoC とのソフトウェア互換性を確保しつつ、さらに高速化、セキュア化した第 2 世代のデュアルコア ARM* Cortex*-A9 MPCore* プロセッサーをベースにしたハード・プロセッサー・システム (HPS) を備えています。インテル® Arria® 10 SoC を使用すると、GHz クラスのプロセッサー、FPGA ロジック、およびデジタル信号処理 (DSP) 機能を、ユーザーによるカスタマイズが可能な 1 つのシステム・オン・チップに統合することで、性能を高めながらボードサイズを削減することが可能です。インテル® Arria® 10 SoC は今までで最も広範な FPGA ロジック集積度の選択肢を提供します。これらの改善点により、次世代の通信、放送、およびコンピューティング / ストレージ装置に必要な性能、消費電力、およびセキュリティー要件に対処することができます。

インテル® Arria® 10 SoC ファミリー HPS の機能

HPS はインテル® Arria® 10 SoC シリーズのすべてのデバイスに共通です。

トランシーバー

インテル® Arria® 10 FPGA & SoC のトランシーバー・アプリケーション

インテル® Arria® 10 FPGA & SoC のトランシーバーは、特に以下のアプリケーションに適しています。

  • リモート・ラジオ・ヘッド
  • Nx100G データ転送
  • サーバー・アクセラレーション
  • 4K ビデオ処理
  • 防衛用レーダー
  • その他の多数の高帯域幅アプリケーション
  • 20nm プロセス・テクノロジに基づいて構築された インテル® Arria® 10 FPGA & SoC は、3.3 Tbps を超える合計シリアル帯域幅を提供します。インテル® Arria® 10 GX デバイスは、短距離アプリケーション向けに 17.4Gbps、長距離バックプレーン・サポートのために最大 12.5Gbps で動作するチャネルを最大 96 個提供できます。さらに、インテル® Arria® 10 GT FPGA は、データレートが最大 25.78Gbps のモノリシック・トランシーバーを提供し、ハイエンドの帯域幅性能をミッドレンジ・デバイスにもたらします。

インテル® Arria® 10 FPGA & SoC のトランシーバー機能

インテル® Arria® 10 FPGA & SoC のトランシーバーは、さまざまなリンクを処理し、エラーのないリンク動作を実現する、フル機能物理媒体接続 (PMA) やハード物理コーディング・サブレイヤー (PCS) などの汎用機能セットを備えています。また、専用 PCI Express* (PCIe*) ハード IP (HIP) ブロックが、PCIe* Gen1 / Gen2 / Gen3x8 をサポートできるよう完備した、ハード化されたプロトコルスタックを提供します。以下の図に、下の表に記載された利点を持つ高速シリアルリンクの実装に利用できる豊富な機能セットを示します。

DSP ブロックモード

以下に示す 3 つのDSP ブロックモードを使用して、固定小数点から倍精度の IEEE-754 準拠浮動小数点演算までを必要とするさまざまなアルゴリズムを実装できます。

  • 浮動小数点モード
  • 標準精度モード
  • 高精度モード

インテル® Arria® 10 FPGA & SoC のハード化された浮動小数点 DSP ブロック

インテルは、FPGA で初となるハード化された浮動小数点演算子を DSP ブロック内で提供し、可変精度 DSP ブロックをさらに強化します。インテル® Arria® 10 FPGA & SoC の可変精度 DSP ブロックでは、最大 1.5TeraFLOPS の画期的な浮動小数点演算性能を提供する、新しい浮動小数点モードを導入します。

ハード化された IEEE 754 単精度浮動小数点 DSP (デジタル信号処理) ブロックをインテル® Arria® 10 FPGA & SoC に実装するという、アーキテクチャーの技術革新によって、最大処理速度 1.5TFLOPS (Tera Floating-point Operations Per Second)、最大電力効率 40GFLOPS/W を実現します。

設計者は、インテル® Arria® 10 DSP ブロックで使用可能な 3 つのモードを使用して、固定小数点から倍精度の IEEE-754 準拠浮動小数点演算までを必要とするさまざまなアルゴリズムを実装できます。ハード化された浮動小数点処理により、固定小数点と同様の性能と電力効率で、浮動小数点のアルゴリズムを実装できます。これは、消費電力、面積、集積度で妥協することなく、固定小数点の特長や機能を失うこともなく実現が可能となります。

インテル® Arria® 10 FPGA & SoC は、産業機器、ワイヤレスシステム、医療用画像処理、軍用レーダー、そして高性能コンピューティング、マシンラーニング、高精度レーダー、データセンター・アクセラレーション・アプリケーションなどの計算を多用するアプリケーションに最適です。

浮動小数点モード

浮動小数点モードの単一の DSP ブロックは、IEEE-754 単精度浮動小数点乗算器と IEEE-754 単精度加算器を提供し、市場におけるあらゆる FPGA の中で最も高い浮動小数点演算性能を実現しています。このような浮動小数点演算子により、浮動小数点デザインは従来の固定小数点デザインと同様に設計でき、FPGA 設計者の負担を増加させることなく、浮動小数点の利点が提供されます。また、設計者は浮動小数点のまま設計することで、従来のようにアルゴリズムを固定小数点に変換して精度を検証するために何カ月も費やす必要がなくなります。

浮動小数点モードで提供される機能は以下のとおりです。

  • IEEE-754 単精度乗算器と IEEE-754 単精度加算器による最大 1.5TFLOPS の性能 (上図参照)
  • 以下のような浮動小数点演算のサポート: AxB、A+C、A-C、AxB+C、AxB-C、Acc=AxB+Acc
  • 畳み込み、ドット積、その他の線形代数関数をサポートするベクトル演算
  • 高速フーリエ変換 (FFT) を使用した複素乗算

浮動小数点機能に加え、新しい可変精度ブロックには、次の機能が含まれます。

  • 高速 fMAX および消費電力削減を実現する内部パイプライン・レジスター
  • 108 入力、74 出力
  • プリアダーで 2 つの 18 ビット入力が使用可能な 18x19 乗算モード
  • 複雑なシリアル・フィルタリングに適したオプションのセカンド・アキュムレーター (フィードバック・レジスター)
  • 2 つの独立した 18 x 19 乗算器
  • プリアダー機能の有無に関係なく使用可能な、内蔵 18 ビットまたは 28 ビット係数レジスターバンク

カスケードバス

すべての DSP ブロックモードは、 64 ビットのアキュムレーターを搭載し、各可変精度 DSP ブロックには 64 ビットのカスケード・バスが付属しています。カスケード・バスにより、専用バスを使用して複数ブロックのカスケード接続を介した、高精度信号処理の実装が可能です。

この可変精度 DSP アーキテクチャーは下位互換性を維持しているため、高精細ビデオ処理、デジタルアップ / ダウン変換、マルチ・レート・フィルタリングなどの既存の 18 ビット DSP アプリケーションを効率的にサポートできます。

ハード浮動小数点を利用する設計者の生産性向上を実現する完全なツールスイートを提供しており、それらのツールによって、モデルベース、C ベース、および HDL / IP ベースのデザインを始めることができます。

さらに高い浮動小数点演算性能が必要ですか?インテル® Arria® 10 のデザインは、シームレスなデザインとインテル® Stratix® 10 デバイスへのデバイス移行パスを提供し、最大 10 TFLOPS の性能を実現します。詳細については、正規販売代理店にお問い合わせください。

免責事項

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テストは、特定のシステムでの個々のテストにおけるコンポーネントのパフォーマンスを測定します。ハードウェア、ソフトウェア、システム構成などの違いにより、実際の性能は掲載された性能テストや評価とは異なります。システムやコンポーネント製品の購入を検討される場合は、ほかの情報や性能テストも参考にして、性能を総合的に評価してください。パフォーマンスおよびベンチマーク結果の詳細については、http://www.intel.com/performance/ (英語) を参照してください。

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インテル® テクノロジーの機能と利点はシステム構成によって異なり、対応するハードウェアやソフトウェア、またはサービスの有効化が必要となる場合があります。実際の性能はシステム構成によって異なります。絶対的なセキュリティーを提供できるコンピューター・システムはありません。詳細については、各システムメーカーまたは販売店にお問い合わせいただくか、https://www.intel.co.jp/ を参照してください。