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Hitachi

株式会社 日立情報通信エンジニアリング

アルゴリズムの開発から実装まで、お客さまの開発に最適なCtoRTLソリューションを提供いたします。

  • ソフトウェアで実現されたアルゴリズムでの処理を高速化したい
  • ソフトウェアで表現したシステムモデルから装置を開発する際に最適なアーキテクチャーを得たい
  • 従来のハードウェア設計(RTL)を高位化し、生産性を向上させたい

Cベース言語(C、C++、SystemC、MATLAB/Simulinkなど)ソフトウェアで表現したアルゴリズムあるいはシステム記述の一部または全てをハードウェア(RTL)に書き換え、ソフトウェアと専用のハードウェアの組合せにすることでご要求仕様を実現します。当社は、スーパーコン、メインフレーム、高速ルータなどの開発で培った豊富な設計、製造経験に基づき、ソフトウェアのハードウェア化にとどまらず、LSI(ASIC・FPGA)設計、LSI製造、ボード設計・製造、装置の設計・製造まで、総合的な設計・製造受託サービスにより、お客さまのご要望にお応えします。

主な対象
画像機器・通信機器・LSI開発メーカー、大学、研究機関
提供形態
受託開発
価格
お問い合わせください

資料請求・お見積もり・ご相談は、こちらからお気軽にお問い合わせください。

導入実績
分野 目的 ハードウェア実装
デバイス
開発規模ハードウェア化
対象ステップ数
動画像伸張アルゴリズムの高速化 研究 FPGA(Virtex-2)
(66MHz)
400step
(C言語)
移動体通信MATLABモデルの高速化 研究 FPGA(Virtex-4)
(133MHz)
300step
(M言語)
画像認識アルゴリズムの高速化 プロトタイプ FPGA(Virtex-4)
(66MHz)
1.5kstep
(C言語)
生体認証アルゴリズムの高速化
(1:N認証)
プロトタイプ FPGA(Spartan3A)
(66MHz)
1kstep
(C言語)
画像レンダリングアルゴリズムの高速化
(倍精度浮動小数点ニュートン法)
製品 ASIC(110nm)
(500MHz)
8kstep
(C言語)
7×7フィルタ処理 デモ環境 FPGA(Stratix IV)
(200MHz)
Simulink

当社が提供するCtoRTLソリューションは、以下の技術的特長を生かすことにより、対象とするアルゴリズムの性能を飛躍的に向上させることが可能です。

特長1:C言語ベースでのアーキテクチャ設計技術における特長

  • ソフトウェアとハードウェアの双方に長けた技術者がアルゴリズムのC記述を分析します。
  • 要求性能とコストを両立する最適なハードウェア・ソフトウェア分割(アーキテクチャー設計)を実施します。

特長2:ハードウェア高速化技術における特長

当社は独自のハードウェア化技術により、一般の市販プロセッサでは達成困難な処理性能の向上が可能です。

従来技術はプロセッサ処理での演算性で対象プロセッサの性能限界を超えられませんでしたが、当社技術のハードウェア高速技術なら独自のハードウェア化技術が課題を解決します。

  1. 高速演算器
    オリジナル記述に最適な高速演算器を開発します。
  2. 並列化とパイプライン化  
    • 性能と実装化を考慮して最適な並列化を実施します。
    • 必要に応じて、さらにハード処理のパイプライン化を図ります。また、パイプライン処理を乱しやすいプロセッサの 苦手な演算(除算、平方根、分岐命令 など)にも着目して性能を向上させます。

    演算高速化技術による性能向上はm倍、さらにアルゴリズム全体のパイプライン化により性能向上はn倍、したがって当社のCtoRTLソリューションによる性能向上はm×n倍の効果!

  3. メモリ処理
    単に演算を高速化しても、その演算データのハンドリングが適切でないと、期待通りの性能を得ることはできません。当社はプロセッサの開発経験を活かし、キャッシュを含めたメモリと演算器間のデータのハンドリング(データ幅、レイテンシ、タイミング、ポート数など)の最適化も図ります。

特長3:検証技術における特長

開発したハードウェアがオリジナルのソフトウェアと等価でかつ所望の性能を発揮できるかどうかを、実際のハードウェア製造前に十分に検証します。

  • 当社では、従来の論理シミュレーションによる検証に加え、当社製品「画像処理開発プラットフォーム」やFPGAボードを活用した高速なハード・ソフト協調検証(プロトタイピング検証)を実施します。
  • 当社製品「テストデータ乱数生成システム InRT」や期待値自動照合ツールを活用することで検証品質の向上を図ります。
  • 設計変更管理、ファイルレビジョン管理、ファイルリリース管理などにより設計データの保全も実施します。

特長4:実装技術における特長

上記で設計したハードウェアを実際のターゲットであるFPGAやASICに搭載して性能を発揮させるためには、高度な実装設計技術が欠かせません。当社は豊富な実装経験を活かし、高度な実装設計でお客さまのご要望にお応えしています。

  • FPGAの場合、FPGAボードで培った実装技術、ASICではシンプルなアーキテクチャと高密度実装を可能にする独自のマクロ規則配置技術を採用しています。
  • ASICの場合、当社オリジナル製品「LSIタイミング設計不良診断・処方システムSAY-X」を駆使することにより、より多くのハードウェアリソースを、より正確に短期間でASICへ搭載することを実現しています。

特長5:設計環境構築における特長

お客さま自身がC言語ベースでの開発/導入をご検討されている場合には、当社ノウハウを活用した各種設計環境構築をご用意しております。

環境構築一例

設計環境構築

  • 設計フロー作成
  • 設計ガイドライン/コーディングガイドライン作成
  • 設計データ管理環境構築
  • Cソースコード解析環境構築

検証環境構築

  • テストデータ生成環境
  • テストデータ入力タイミング補正環境
  • 期待値自動照合環境
  • 検証用部品モデル作成
  • 「画像処理開発プラットフォーム」やFPGAボードを利用した検証高速化環境

特長6:コンサルティング/教育

お客さまのご希望内容や受講レベルなどのご要望に応じて、当社の技術者にてコンサルティング/教育を実施 いたします。詳細は当社お問い合わせ窓口へご連絡ください。

設計コンサルティング

設計教育

  • 『SystemC言語講座』
  • 『SystemCを用いたハードウェア設計』
  • 『SystemCで効率よく設計する方法』

ステップ1:コンサルティング/教育


現状システム/ご要求システムの明確化と細分化、プロファイリングお客さまのソフト(ソースコード)、ご希望の納期やご予算などをお伺いします。

ステップ2:ハード化分析

[ソフト処理部][ハード処理部]

ソースコード解析/ソフト処理のボトルネック抽出、実行頻度分析などを行い、ハード化対象を抽出します。

ハード化分析のイメージ図

ステップ3:論理設計

[ハード処理部]

各種C言語ハードウェア設計ツール(eXCite、CyberWorkBench、Simulink HDL Coder など)について豊富な経験実績をもつ技術者が、お客さまのご要望(期間、ご予算など)によって手動 (人手)と自動(ツール)を使い分けるなど最善の手法でRTL化を実施します。

論理設計のイメージ図

当社が実績のある高位合成ツール(順不同)
合成ツール名 入力言語
Cyber Work Bench BDL
eXcite C
C-to-Silicon Compiler SystemC
Simulink
HDL Coder/Simulink

ステップ4:論理検証

[ソフト処理部]+[ハード処理部]

RTLで開発した専用ハードウェアを当社製品「画像処理開発プラットフォーム」やFPGAボードに搭載することで、ハード・ソフトの混在環境での高速な論理検証(プロトタイピング検証)を実施します。

論理検証のイメージ図

ステップ5:実装設計

[ハード処理部]

独自ノウハウを結集したマクロ論理の規則配置技術と高周波数設計を可能にする自社開発「ASICタイミング設計技術 SAY-X」を利用し、高密度実装を可能にします。

実装設計のイメージ図

某研究所様

日々新たな技術を開発されている某研究所様は「映像信号処理アルゴリズムの開発」における評価において、C言語を使用しアルゴリズムをCソースコード化、フルHD 60フレーム/秒×60秒の画像データを処理という一連の画像データ処理に約42時間を要していました。

取り組み内容

  1. アルゴリズムのCソースコードを高位合成ツールを使い、RTL化を実施
  2. 1.によってハード化した部分を、FPGAボード上のFPGAへ搭載し、高速化を実行

取り組み内容イメージ図

効果

  • 処理時間を2520分(42時間)から約50分へ短縮
  • シミュレーション結果を静止画から、リアルタイムな動画として実現
  • FPGAボードを含めた検証環境の提供により、継続する検証作業をお客さまにて実施可能

当社デモ環境の構築(7×7フィルタ処理の画像ベンチ実装)

C言語で開発・検証した画像アルゴリズムを、 ハードウェア(RTL)に展開してリアルタイム動作を確認するには、 それぞれソフトウェアとハードウェアのエキスパートが必要で、 両者間のやりとり、手戻り含め、多くの工数と期間が必要でした。

取り組み方法

  1. Simulinkで画像アルゴリズムで作成&検証
  2. Simulink HDL CoderでRTLを生成
  3. 生成したRTLのラッパを作成してSOPC Builderに登録
  4. 当社オリジナル製品、画像処理開発検証ボード「画像ベンチ」に実装してリアルタイム動作検証を実行

取り組み方法イメージ図

効果

  • 人手によるRTL生成が不要
  • Simulink上での検証結果どおりに、実機でのリアルタイム動作が成功

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