これからハードウェア設計の勉強をして20年かけてCell/B.E.アーキテクチャの設計思想を受け継いだ「完全体Cell」プロセッサを開発します。

20年後にはCell/B.E.(やその他)の特許が切れているはずなので、その回路(VHDLソースコード等)をオープンソースとして無償で公開し、Linuxのように誰もが自由に無料で利用できる「ハードウェア」を作ります。

このプロセッサの回路は、エンドユーザーが安価な汎用の再構成可能デバイス(FPGA等)にダウンロードして利用できます。また、企業が無償IPコアとして製品開発に利用することもできます。全ての人に開かれた完全にオープンなプラットフォームです。

このアーキテクチャ向けにアセンブラ、コンパイラ、自動並列化プログラミング言語もオープンソースで無償公開します。

このアーキテクチャ上では他のあらゆるアーキテクチャのシステムを極めて高効率にエミュレートすることが可能です。

また、ほぼ100%リニアなスケーラビリティを実現し、将来のプロセス微細化によってコア数を増やして、同一アーキテクチャのまま無限に性能を向上させていくことができます。

1コアから数百コアを超える規模まで自由に構成でき、どのような構成でも同じプログラムを実行できます。モバイル機器からスーパーコンピューターまであらゆる用途に利用可能です。

ご期待ください。

この度の東北関東大震災で被災された方々に心よりお見舞い申し上げます。
一日も早く元の生活に戻れますよう祈っています。

国産リコンフィギュラブルデバイスの新技術の実用化が秒読みです。

金属原子移動型スイッチ“NanoBridge(R)”を集積化した再構成可能回路の動作に成功

今までのFPGAはSRAMによって回路の配線を可能にしていましたが、この技術では固体電解質の中を銅イオンが移動して、あたかも銅線が伸びていってくっつくように回路を配線するそうです。

これで回路面積、消費電力がそれぞれ4分の1になるということです。

書き換え時間は速くないこと、書き換え回数に限りがあることから、動的リコンフィギュラブルデバイスには不向きと思われますが、頻繁に書き換えを行う必要のない、従来のFPGAやCPLDを置き換えていく技術として期待されます。

ファームウェアアップデートでハードウェアアクセラレータの機能までアップデートできる、安価で低消費電力な家電製品が実現するかも知れませんね。

PCのチップセットもこれで作っておけば、バグでリコールした時に何百億円も損せずに済むかも知れません

現在一般的に入手できる低価格なFPGAボードの価格やスペックを調べてみました。

個人で買える価格帯のFPGAには、ALTERA社のCyclone II、IIIシリーズ、Xilinx社のSpartan 3、3Eシリーズがあります。

ALTERA社のFPGAを使ったボードは、terasIC社から、Xilinx社のFPGAを使ったボードは、DIGILENT社から低価格なものが販売されています。

1～2万円で買えるボードだと、以下の4種類ぐらいでしょうか。

LE:ロジックエレメント数。これが多いほど大規模な回路を実装できる。

Altera DE0 Board
価格:$119
FPGA:Cyclone III EP3C16
LE:15408
乗算器:56
SDRAM:8MB
Flash:4MB
SD Card Socket:1
VGA:1280x1024 4096色
特色:乗算器が多い。

Altera DE1 Board
価格:$150
FPGA:Altera Cyclone II EP2C20
LE:18752
乗算器:26
SDRAM:8MB
Flash:4MB
SD Card Socket:1
VGA:640x480 4096色
Audio:24-bit line-in, line-out, microphone-in
特色:オーディオ入出力装備。

Nexys2 FPGA Board(1200K版)
価格:$189
FPGA:Xilinx Spartan 3E 1200K
LE:19512
乗算器:28
SDRAM:16MB
Flash:16MB
VGA:256色
特色:

Spartan 3E-1600 Development Board
価格:$225
FPGA:Xilinx Spartan 3E 1600K
LE:33192
乗算器:36
SDRAM:32MB
Flash:2MB+16MB
VGA:8色
Ethernet:RJ-45
特色:Ethernet端子装備。LE数、SDRAMが多い。

それぞれのボードの特色ですが、terasIC社のボードはVGAが4096色出ること、特にAltera DE1 Boardにはサウンド入出力が付いているので、ボード単体でゲームコンソール等を実装するのに向いていそうです。

DE0にはEP3C16が載っていて、これは作り付けの乗算器が56あるので演算性能重視ならDE0がいいでしょう。

DIGILENT社のボードでもVGA出力基板やサウンド入出力基板を自分で拡張すればメディア系IOを充実させられると思われますが、電子工作が必要になるでしょう。

Spartan 3E-1600 Development Boardはロジックエレメント数が33192あるので、実装規模を重視するならこれでしょう。

terasIC社のボードはDigikeyで送料無料で買えます。
DE0
DE1

DIGILENT社のボードはSpartan 3E-1600 Development BoardならStrawberry Linuxさんで買えるようです。
Spartan3E 評価ボード(XC3S1600E)

miyaはいつかFPGAでゲーム機を作ってみたいのと、電子工作に自信がないので今のところDE1がいいかなーと思ってます。

ちなみに今のところmiyaは電子工作の経験ゼロ、ハードの知識ゼロの状態です。それでいきなりFPGAでゲーム機やマルチコアプロセッサを作るなんて無謀にも程がありますが、まあ基礎から少しずつ勉強していけばいつかは(○○年後？)なんとかなるでしょう

まずはトランジスタとは？から

transfer（伝達）とresistor（抵抗）でトランジスタ？知らなかったー！！

FPGA上に構築された1000コアのプロセッサでDCTの計算を行って、最新のCPUの20倍の速度、20倍の電力効率を達成したそうです。

Scientists squeeze more than 1,000 cores on to computer chip

FPGAって実は電力効率もいいんですね。

オリジナルのマルチコアプロセッサ、作りたいなー。
1万5千円のFPGAボードでも100コアぐらいなら実装できそうですかね。

FPGAでマンデルブロ集合を描画すると480x256で170FPSぐらい出るらしいです

Pyxis 2010 - FPGA-based Mandelbrot set explorer

PSPのUMDスロットにFPGA基板が収まってしまうところがまた凄いですね。
オリジナルのゲーム機作れるかも


FPGAでオリジナルのゲーム機作っている人って実際結構いるんです。

3D-Polygon Rendering System on FPGA

3D engine on FPGA home made

Homebrew Tile-Based FPGA Game Console

Homemade console demo with comet effect

こういうのを見てると、そのうちCPUやGPUを作ることが全然特別なことじゃなくなって、個人が趣味でゲームハードを作ることが当たり前になる時代がくるんじゃないかとか思ってしまいます。

それで、個人が作った色々なCPUとかGPUとかの回路がオープンソースで公開されて誰でもそれらを組み合わせてオリジナルのSoCを作れるようになり、最先端のアーキテクチャのゲーム機やPCも、FPGAのようなプログラマブルなデバイスにダウンロードして使うことになったりして。
そんな時代になったらCPUメーカーやゲーム機メーカーはどうするんでしょう？？？

ハードウェアをネットでダウンロードする時代も近い？


（検索したら、もう来てました）なんという情弱
OpenCores

まさにプロセッサの回路がBSDライセンスやLGPLでオープンソースになってますね。


ちなみにFPGAボードというのはこういうので2万円以下で手に入ります。

Altera DE0

Altera DE1

追加：
一人で一ヶ月半でオリジナルのCPUを作った方のページ
Miyata's Robot Factoryさん 2005/08/15 (月)の日記


世の中っていつの間にこんなに進歩してたんだろう・・・

リコンフィギュラブル・プロセッサを搭載したデジカメが商品化されたそうです。

デジカメにリコンフィギュラブルな頭脳を--カシオ「EXILIMエンジンHS」

リコンフィギュラブル・プロセッサというのは動的に回路を再構成可能なプロセッサで、稼働中でも瞬時に回路を組み替えて全く違う機能を持ったハードウェアを構成することができるものです。

つまりソフトウェア的にプログラミングするように構築できる変幻自在のハードウェアです。

これはエミュレータのようなものではなく、構築された回路はハードウェアそのものなので極めて高速に動作します。

回路の設計は、本当にプログラミング言語(VHDLなど)で開発できます。シミュレータを使ってソフトウェアのように設計し、論理回路データに「コンパイル」してプログラミングします。

似た技術にFPGA(Field-Programmable Gate Array)というのがありますが、リコンフィギュラブル・プロセッサは稼働中でも瞬時に回路の組み換えが可能な点が特徴です。

FPGA等では、画像処理プロセッサのような特定用途のものから、CPUやGPUに至るまで構築可能です。

FPGA等はわりと古くからある技術なのですが、今まではコスト的な面からあまり一般の製品には使われてきませんでした。

しかしコスト的な問題や電力効率の問題も徐々に改善されてきているようです。また、情報家電のように技術が非常に速いペースで移行する商品では、その都度ASICを設計していては時間的な競争に追いつけないという事情もあり、短期間で開発、修正できるリコンフィギュラブルやFPGAが現実的な選択肢として考えられるようになってきているようです。

最近になって組み込み系の開発者の人たちの間でFPGAやリコンフィギュラブルが急速に注目を集めていて、実際の案件も数多く立ち上がってきている気配があります。

（数年前からFPGAに関する一部の特許が期限切れになっているそうです。現在FPGAはアルテラ社とザイリンクス社のほぼ独占状態ですが、今後は日本の大手メーカー等でも独自に製造される可能性があります。また逆に、それを受けて上記2社のFPGAも急速に低価格化していると思われます。）

将来リコンフィギュラブル・プロセッサを搭載したゲーム機やPCも発売されたりするかも知れませんね。

（実はPSPでもこのような技術がすでに使用されているらしいです。）

FPGAの開発基板は一般的に入手可能ですが、リコンフィギュラブル・プロセッサの方はまだまだ値段的に入手しにくいようです。

FPGAなら技術者用の入門キットが数万円程度から普通に売られていて誰でも開発を体験できる状況なので、興味のある方はFPGAから始められてみてはいかがでしょうか。

リードテック、SpursEngineを4基搭載する映像処理カード

1ボードでなんとSPE16基搭載の化け物ボードがついに販売開始です。

SPEだけじゃなく、ハードウェアデコーダー、ハードウェアMPEGエンコーダー、ハードウェアH264エンコーダーも4つずつ搭載してます。どんな用途に使われるのか、どんな人が買うのか興味は尽きませんが、

個人でも頑張れば買える値段（99,000円前後の見込み）なのでお一ついかがでしょうか？

miyaはいつものようにお金がないので買えません

PXVC1100 x4と決定的に違う点は、PCIeバスが4xになって4倍速くなっていることです。
これはHPC用途等を考えた場合特に重要です。

このボード、サイズが大きくて普通のPCケースには入らないので注意です。普段からマザーボードをむき出しで使っているような方には何の問題もありませんが

誰かこのボードを複数接続してさらにそのPCを沢山並べて世界に1台のSpursEngineスパコン作ってください

（1台のPCに複数接続できるかどうかは確認してません）

Little Green 500 Listで世界一の性能電力比を達成したことで話題のGRAPE-DRですが、実はすでに市販されていて誰でも購入して使用できます。

GRAPE-DR model450

GRAPE-DRプロセッサx1のPCI Expressカードが357,000 円、並列コンパイラが99,750 円。

車に比べたら全然安いです。

・・・しかしmiyaには買えるはずもありません・・・ということで誰でも買える、という表題は嘘です。お金のない人には買えません。

新しいサイトはこちら「Cell/B.E. & SpursEngine プログラミング」です。

今後このブログはmiyaが気になったニュースなどをリンクする、普通のブログとして活用する予定です。

新しいサイトは既存のサイト管理システムは使わず、ゼロから自分でデザインしてhtml、css、cgi、rssもテキストエディタで手書きで作っています。

ソースを手書きで作るとプログラミングみたいで楽しめます。

全部Linuxの無料ソフトで作っています。
テキストエディタ：emacs
画像編集：Gimp
ロゴ、画像素材作成：Inkscape

今回はPCのUbuntuで作業しましたが、当然PS3にインストールしたLinux上でもできます。