エンベデッドシステムスペシャリスト 2019年午前2 問14

問題文

SRAM型のFPGAの特徴として、適切なものはどれか。

🖊️ 解答を隠して解いてみる

ア：回路の書換えが高速に行え、書換え回数に制限がない。（正解）

イ：電源投入時に毎回コンフィギュレーションする必要がない。

ウ：論理ブロック間の接続にはアンチヒューズが使用され、高速動作が可能である。

エ：論理ブロック内はANDゲートとORゲートのアレイ構造である。

🔒 解説は解答すると表示されます

SRAM型FPGAは、SRAMの記憶内容によって論理回路の構成を決めるFPGAです。回路情報を電気的に書き換えられるため、書換えが高速で、書換え回数にも原理上の制限がありません。

この特徴に当てはまるのはアです。ただし、SRAMは揮発性メモリなので、電源を切ると回路情報が失われます。そのため、通常は電源投入時に回路情報を再設定します。

ア：適切です。回路情報をSRAMに書き込んで構成するため、書換えが高速で、何度も再設定できます。
イ：不適切です。SRAMは揮発性なので、電源を切ると回路情報が消えます。電源投入時には、一般に外部のメモリなどからコンフィギュレーション情報を読み込みます。
ウ：不適切です。アンチヒューズは、一度だけ電気的に接続を形成する方式で、アンチヒューズ型FPGAの特徴です。SRAM型FPGAの構成要素ではありません。
エ：不適切です。ANDゲートとORゲートのアレイ構造は、主にPLAなどのプログラマブル論理デバイスに関係する説明です。SRAM型FPGAでは、一般にSRAMで構成されたLUT（ルックアップテーブル）などを使って論理機能を実現します。

「書換え回数に制限がない」から、電源を切っても設定が残ると考えるのは誤りです。書換え可能性と、電源断後に情報を保持できるかどうかは別の性質です。
FPGAはどれも同じ方式で回路を設定すると思いがちです。SRAM型、フラッシュ型、アンチヒューズ型などがあり、書換えの可否や電源断後の保持性が異なります。
アンチヒューズの説明を、FPGA全般の特徴として選ぶのも誤りです。設問で問われているのはSRAM型の特徴です。

SRAM型FPGAは、設計や試作の段階で回路構成を何度も変更しやすい方式です。一方、電源投入のたびに設定データを読み込む必要があります。設定を電源断後も保持できるフラッシュ型や、一度設定すると変更できないアンチヒューズ型とは、この点が異なります。

Q. SRAM型FPGAは、電源を切ると使えなくなりますか？
A. 回路情報が消えるため、電源投入時に再設定が必要です。通常は外部に保存した設定データを読み込みます。

Q. 「書換え回数に制限がない」とは、無限回の書換えが保証されるという意味ですか？
A. 試験上は、アンチヒューズ型のような一度限りの設定方式と対比し、実質的に何度も書換え可能であることを表します。

関連キーワード: SRAM型FPGA、コンフィギュレーション、LUT、アンチヒューズ、揮発性メモリ

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