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しょうすけあいきょう
5 years ago
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1 Java Day Tokyo 2014 #jdt2014_d3 富士通セミコンダクターのプラットフォーム SoC と Java への取り組み概要富士通セミコンダクター株式会社事業本部イメージングソリューション事業部プラットフォーム商品設計部今井賢

2 目次組み込みシステム開発の課題富士通セミコンダクターのご提案 Javaを用いたアプリフレームワークまとめ本書に記載されている ARM Cortex Cortex-A15 Cortex-A7 Cortex-M3 Mali Mali-T624 NEON は ARM Limited の商標です Oracle と Java は Oracle Corporation 及びその子会社関連会社の米国及びその他の国における登録商標です文中の社名商品名等は各社の商標または登録商標である場合があります 1

3 組み込みシステム開発の課題 2

規格対応お客様個別要求への対応 M2M クラウド連携エコセイフティーコンフォートへの要求

4 組み込みシステムの状況市場から様々な要求に対応システムは単機能から複合機能化 ~ スマフォタブレットの機能が様々なシステムに取り入れられている ~ 既存資産の活用互換性の保証環境性能の向上規格対応お客様個別要求への対応 M2M クラウド連携エコセイフティーコンフォートへの要求開発効率の向上への要求低価格の要求新しい規格への対応品質向上への要求扱うデータ量の増加多機能化の要求システムの大規模化 3

5 組み込みシステムの事例大規模システム事例 :PC 同様の機能を持つ組込みシステムソフトパソコンシステム組み込みシステムパソコンのソフトウェア組み込みアプリ OS 独自ファームパソコンのハードウェアカスタム SoC (CPU) 差異化機能 a カスタム SoC (ASIC) 差異化機能 b ハード従来手法ではシステム開発期間および費用の増大が避けられない 4

6 組み込みシステム開発フローにおける課題ハード大規模化複雑化差異化 / 新規機能のプロトタイピング製品開発製品企画 FPGA 等実装試作ボード開発製品仕様設計 LSI 設計製造試験製品ボード開発システムテストソフト開発評価ソフト開発ソフト大規模化複雑化システム開発の長期化開発費用の増大それぞれの対策に貢献するソリューションを提供します 5

機能をソフトで実現できる高性能プラットフォーム SoC アプリケーションに適した設計手法の提供 - 汎用品プラットフォーム

7 まとめプロトタイピング LSI 設計ソフト開発システムテストにおける 1 開発期間の長期化 2 開発コストの増大対応が必須となる先端 ARM コア搭載プラットフォームを提案します [ 特徴 ] 機能をソフトで実現できる高性能プラットフォーム SoC アプリケーションに適した設計手法の提供 - 汎用品プラットフォーム SoC+ カスタム SoC カスタム SoC Java と組み合わせることで JavaFX のリッチな UI PC 上で開発済みの Java 資産が利用可能となります 6

8 富士通セミコンダクターのご提案 7

9 ARM コア搭載プラットフォーム SoC S70 シリーズプロダクト概要 For HIGH RANGE MB86S70: Cortex-A15/A7 Dual, Mali-T624(Quad core) For MIDDLE RANGE MB86S71/72: Cortex-A15/A7 Dual, Mali-T624(Single core) For LOW RANGE MB86S73: Cortex-A7 Dual, Mali-T624(Single core) お客様のアプリケーションに最適な設計手法をご提案します OpenCL を用いたソフトソリューションからカスタム SoC のハードソリューションまで対応可能 Features Linaro Kernel BSP MB86S70 Cortex A15Dual, A7 Dual (big.litlle) GPGPU(OpenCL, OpenGL) PCI-Express v8 architecture Under planning CPU GPU CPU 7 7 GPU CPU GPU Linaro Kernel BSP MB86S71/S72 Cortex A15Dual, A7 Dual (big.litlle) GPGPU(OpenCL, OpenGL) PCI-Express Linaro Kernel BSP MB86S73 Cortex A7 Dual GPGPU(OpenCL, OpenGL) PCI-Express 8

富士通セミコンダクターからのご提案手法 S70 シリーズ製品そのままご利用いただくプログラマブルソリューション Linaro Kernel BSP MB86S70 15 7 15 7 CPU GPU Linaro Kernel BSP MB86S73 7 7 CPU GPU Linaro Kernel BSP MB86S71/S72 15 15 7 7

10 富士通セミコンダクターからのご提案手法 S70 シリーズ製品そのままご利用いただくプログラマブルソリューション Linaro Kernel BSP MB86S CPU GPU Linaro Kernel BSP MB86S CPU GPU Linaro Kernel BSP MB86S71/S CPU GPU Linaro Kernel BSP S70Core カスタム SoC S70 シリーズのコア部を利用したカスタマイズソリューション S70 シリーズ Linux を使用可能です Linaro Kernel BSP カスタム SoC S70 シリーズの素材ベースのカスタム SoC 受託 S70Linux が流用可能かどうかはご要望の仕様に依存します 9

11 プラットフォーム SoC:MB86S70 スマフォの機能やインターフェイスを搭載かつ外部拡張性を重視した組込みシステムに最適な構成を実現最先端のARM CPUコアを採用 Over 2GHz 動作を実現新世代のGPGPUおよびVideo Codecを搭載し画像処理機能を充実待機応答等機能の標準搭載を実現 10

S70 シリーズプラットフォームソフトウエアの概要 LINUX の BSP(Board Support Package)

Specific layer アプリケーションアプリケーションフレームワーク (Java Android FireFoxOS )

12 S70 シリーズプラットフォームソフトウエアの概要 LINUX の BSP(Board Support Package) をご提供いたします世界標準である Linaro 社のカーネルを利用可能ですソフトウェアに関してはオープンソフトのものが利用可能ですアプリケーションレイヤーに関してはそれぞれ専門のパートナー様をご紹介いたしますハードウェアに依存したソフトウェアの最適化ノウハウを提供可能ですパートナー連携 Customer Application Specific layer アプリケーションアプリケーションフレームワーク (Java Android FireFoxOS ) アプリケーション I/F 市場要求に基づき API を用意 e.g. Java HTML5 など標準ライブラリの I/F e.g. OpenMAX, OpenGL ES, OpenCL, OpenSL など BSP MB86S70 11

13 差異化機能の実現方法 S70 シリーズは OpenCL を用いて GPGPU を利用するプログラミングが可能ですこれにより従来ハードウェアでのみ実現可能だった差異化機能をソフトウェアで実現出来る可能性がありますカスタム SoC としての実現も可能です Software solution 差異化機能プログラム CPU or GPGPU Software 差異化機能アルゴリズム Software Hardware solution 差異化機能 UDL (User Design Logic ) 差異化機能カスタム SoC 12

14 S70 シリーズプラットフォーム S70 シリーズプラットフォームが多様な機能を実現します差異化機能 ( ソフト ) 先行開発ソフト Android アプリ C ソース Web アプリ Java アプリミドルウエアなどのハートナー資産過去資産差異化機能 ( ハード ) 多様な機能を実現ソフトウェアのアウトソーシング豊富なパートナー FPGA ボード 13

開発評価環境ソフトウェアについては Linux Kernel(Latest) BSP です PCIe 経由で FPGA ボードの接続が可能です開発環境としては DS-5 Streamline が利用可能です MB86S70 開発評価環境 Debugger(DS5) フ

0 DDR3-1333 (2GB) DDR3-1333 (2GB) PHY DDR3 I/F ch0 DDR3 I/F ch1 PCIe ch0 Ether MAC RGMII SDIO USB2.0 HDC USB3.

4a MIPI-LLI ch0 MIPI-LLI ch1 I2S ch0 I2S ch1 I2C emmc (32GB) Serial Flash (64MBx2) Serial Flash AUDIO CODEC /AMP PCIe (EP) HDMI MIPI-LLI 1

TimerOUT UART1/2 RGB/YUV TSIF EXTINT GPIO UART1/2 Extend1 (PinHeader) Extend2 (PinHeader) Extend3 (Conecter) JTAG/TRACE I2C/Timer GPIO

15 開発評価環境ソフトウェアについては Linux Kernel(Latest) BSP です PCIe 経由で FPGA ボードの接続が可能です開発環境としては DS-5 Streamline が利用可能です MB86S70 開発評価環境 Debugger(DS5) フラットフォーム SoC 開発評価ボード PCIe (RC) LAN SD Card USB2.0 (Micro-AB) USB3.0 DDR (2GB) DDR (2GB) PHY DDR3 I/F ch0 DDR3 I/F ch1 PCIe ch0 Ether MAC RGMII SDIO USB2.0 HDC USB3.0 Host LCD(7" WXGA) with Multi-Touch MIPI-DSI (AP) I2C MB86S70 (Phoenix) (AP) emmc HSSPI PCIe ch1 HDMI1.4a MIPI-LLI ch0 MIPI-LLI ch1 I2S ch0 I2S ch1 I2C emmc (32GB) Serial Flash (64MBx2) Serial Flash AUDIO CODEC /AMP PCIe (EP) HDMI MIPI-LLI 1 MIPI-LLI 2 MIC-IN HP-OUT SP PCIe 4lane x2 FPGA Prototyping Board USB USB UART UART ch0 Data Source (Camera, internet, file) JTAG I2C TimerOUT UART1/2 RGB/YUV TSIF EXTINT GPIO UART1/2 Extend1 (PinHeader) Extend2 (PinHeader) Extend3 (Conecter) JTAG/TRACE I2C/Timer GPIO (Shared) (AP) I2C NOR 32MB (w Socket) Thermal Sensor PWM FAN GPIO CLKGEN Extender GPIO Boot ROM Selecct PONRST/SYSRST (SCB) GPIO I2C RESET SW PG/INT IC PMIC & Pewer Supply PinHeader for DS-5 Energy Probe DIPSW & LED 8bit (for debug) LED KEY DIPSW DC 12V/5A FPGA/ASIC を搭載してアプリの先行開発が可能 14

16 Java を用いたアプリフレームワーク 15

17 アプリケーションフレームワーク : Java Javaのメリットマルチプラットフォーム ARM X86 PPC 等の既存 Javaアプリを利用 PC 等でソフト先行開発 Java コミュニティ Java のサードパーティのアプリの活用パートナを活用した開発リッチな UI:JavaFX OpenGL 等の難易度の高いプログラミングは不要並列処理との親和性オブジェクト指向 Lambda マルチスレッドに対応した JVM ネットワークセキュリティ等との親和性 IoT プラットフォーム 16

18 プラットフォーム SoC への Java アプリ流用性 PC で動いていた Java アプリが MB86S70 で動作 Javaベンチマーク JavaFXアプリ JVM OpenGL Windows PC Javaベンチマーク JavaFXアプリ JVM ソフトウェアプラットフォーム OpenGL Linux MB86S70 評価ボード Java 環境の構築 Java アプリケーションの移植はすぐに可能 MB86S70 でノート PC と同じレベルの JavaFX 描画 17

19 プラットフォーム SoC の Java 性能測定ベンチマーク CaffeineMark 3.0 SciMark 2.0 GrinderBench 1.0 Pendragon 社の提供するクライアント向け性能の測定テスト米国 NIST (National Institute of Standard and Technology) で開発された浮動小数点演算のベンチマーク EEMBC の提供する Java 用ベンチマーク測定対象名称ボード使用する CPU S70(A15 Dual) MB86S70 評価ボード x2 S70(A7 Dual) MB86S70 評価ボード x2 ARM1176JZF-S CortexA8 18

20 CaffeineMark Score, higher is better S70(A15 Dual) ARM1176JZF-S CortexA Slieve Loop Logic String Float Method Overall 19

21 SciMark 2.0 Score, higher is better S70(A15 Dual) S70(A7 Dual) ARM1176JZF-S CortexA Composite FFT SOR Monte Carlo Sparse matmult LU GEOMEAN 20

22 GrinderBench 1.0 Score, higher is better S70(A15 Dual) S70(A7 Dual) ARM1176JZF-S CortexA Parallel kxml PNG decoding Chess Crypto GEOMEAN 21

Java と並列処理の親和性に対する期待 Java はプログラムの様々な並列性を扱うことが出来るオブジェクト指向言語マルチスレッド処理に対応した JVM: スレッド並列性 Lambda: 関数並列性ループ並列性 GPU に対しては JavaCL JOCL 等の難易度の高いコーディングオブジェクト Lambda 記述各種並列性を表現 JVM Linux スレッド並列性関数並列性

23 Java と並列処理の親和性に対する期待 Java はプログラムの様々な並列性を扱うことが出来るオブジェクト指向言語マルチスレッド処理に対応した JVM: スレッド並列性 Lambda: 関数並列性ループ並列性 GPU に対しては JavaCL JOCL 等の難易度の高いコーディングオブジェクト Lambda 記述各種並列性を表現 JVM Linux スレッド並列性関数並列性ループ並列性演算並列性 CA15 NEON CA15 NEON CA7 NEON CA7 NEON JavaCL JOCL 記述 Mali-T624 CA15 NEON オブジェクト Lambda 記述各種並列性を表現 CA15 NEON JVM Linux Java が抽出する並列性を GPGPU SIMD に対して活用できることを期待しますそれによりプラットフォーム SoC の演算性能を更に引き出し易いプラットフォームとなります CA7 NEON CA7 NEON OpenCL タスク並列性関数並列性ループ並列性演算並列性 Mali-T624 22

+JavaFX Java アプリセンサデータモニタ表示録画再生カメラデータ加工 UI 機械制御 JVM ソフトウェアプラットフォーム

24 Java アプリフレームワークの活用案 -IoT への適用 IoT に親和性の良い Java S70 シリーズプラットフォームでゲートウェイデバイスカメラセンサ JVM WiFi USB etc WiFi USB etc JavaSE8 +JavaFX Java アプリセンサデータモニタ表示録画再生カメラデータ加工 UI 機械制御 JVM ソフトウェアプラットフォーム OpenGL Linux Cloud JVM センサ WiFi USB etc WiFi 受信 JavaFX センシング結果表示センサーデバイスゲートウェイデバイス 23

25 ゲートウェイデバイス様々な組み込み機器がゲートウェイデバイスになる可能性があるセットトップボックス映像機器事務業務用機器製造装置 FA 機器医療機器既存資産様々な組み込み機器の既存ソフトを S70 シリーズプラットフォームで活用しプロトタイピング製品仕様を決定 JVM センサデバイス Javaアプリ JVM ソフトウェアプラットフォームプラットフォーム SoC 評価ボード差異化機能差異化機能 Cloud JavaFX センシング結果表示 FPGA ボード S70 シリーズプラットフォームを活用し製品開発へ 24

26 まとめ ARM プラットフォーム SoC S70 シリーズはお客様のご要望により汎用品としてもカスタム SoC 向け素材としてもご利用頂けますアプリケーションプラットフォームとしての Java MB86S70 上でJavaを動作させると既存 Javaアプリの利用サードパーティのJavaアプリの利用リッチなUI が実現できますお客様のご要望の機能を短期間に実現するソリューションをご提供します 25

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富士通セミコンダクターのプラットフォームSoCとJavaへの取り組み概要

富士通セミコンダクターのプラットフォームSoCとJavaへの取り組み概要 Java Day Tokyo 2014 富士通セミコンダクターのプラットフォーム SoC と Java への取り組み概要富士通セミコンダクター株式会社 2014 年 5 月 22 日目次組み込みシステム開発の課題富士通セミコンダクターのご提案 Javaを用いたアプリフレームワークまとめ本書に記載されている ARM Cortex Cortex-A15 Cortex-A7 Cortex-M3