エンベデッドシステムスペシャリスト 2018年 午前2 問20
問題文
FPGAの設計フローとして、適切なものはどれか。
選択肢
ア：機能の記述→配置配線→論理合成
イ：機能の記述→論理合成→配置配線（正解）
ウ：配置配線→論理合成→機能の記述
エ：論理合成→機能の記述→配置配線
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FPGAの設計フロー【午前2解説】
正解の理由
FPGAの設計では、まず実現したい機能をHDLなどで記述します。次に、その記述をFPGA内で実装できる論理回路に変換する「論理合成」を行い、最後に回路をFPGA上のどこに配置するかを決め、信号線を接続する「配置配線」を行います。
したがって、順序は「機能の記述 → 論理合成 → 配置配線」であり、イが正解です。
解法ステップ
- 機能の記述：実現したい動作を、HDLなどを使って記述します。
- 論理合成：記述を論理ゲートなどで構成される回路に変換します。
- 配置配線：回路をFPGA内の資源に割り当て、回路間の接続を決めます。
「何を作るかを記述し、回路に変換してから、チップ上に配置・接続する」と考えると、順序を覚えやすくなります。
選択肢別の誤答解説
- ア：配置配線の後に論理合成を行う順序になっています。回路を配置・接続するには、先に論理合成で回路を作っておく必要があります。
- イ：機能の記述、論理合成、配置配線の順で、FPGAの設計フローとして適切です。
- ウ：配置配線から始まり、最後に機能を記述する順序になっています。機能や回路が決まる前に配置配線はできません。
- エ：機能の記述より先に論理合成を行う順序になっています。論理合成の入力となる機能の記述が必要です。
よくある誤解
- 論理合成と配置配線を同じ工程だと思う：論理合成は回路を作る工程、配置配線はその回路をFPGA上に割り当てて接続する工程です。
- 配置配線で機能そのものを決めると思う：機能は設計者が記述する段階で決めます。配置配線は、決められた機能を回路として実装するための工程です。
補足コラム
論理合成では、機能の記述を論理回路の構成に変換します。その後の配置配線では、FPGA内の論理ブロックなどに回路を割り当て、信号が通る経路を決定します。配置配線の結果をもとに、FPGAへ書き込むためのデータが作られます。
FAQ
Q. 機能の記述には何を使いますか？
A. Verilog HDLやVHDLなどのハードウェア記述言語が代表例です。
A. Verilog HDLやVHDLなどのハードウェア記述言語が代表例です。
Q. 「配置」と「配線」は何が違いますか？
A. 「配置」は回路をFPGA内のどの資源に割り当てるかを決めること、「配線」は回路間の信号接続を決めることです。
A. 「配置」は回路をFPGA内のどの資源に割り当てるかを決めること、「配線」は回路間の信号接続を決めることです。
関連キーワード: FPGA、論理合成、配置配線、HDL
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