富 通セミコンダクターの SoC ソリューションへの挑戦 2014 年 10 30 富 通セミコンダクター株式会社システムLSIカンパニー SoC 設計センター第 検証技術部井熊範
富 通セミコンダクターの紹介 High Performance SoC ソリューション イメージングソリューション により Smart 社会に貢献 High Performance SoC ソリューション ドキュメント光ネットワークデータセンター 動 / 産業 / 医療 ディジタルスチルカメラモバイルカメラムービー / 監視カメラ DTV/ 各種ディスプレイ放送 /IP 伝送 配信システム Core Technology 超 速 AD/DA ((100G/400G/1T) 超低消費電 ADC 超 速シリアル / パラレル変換技術 (SerDes) 広帯域デジタル通信技術 集積 & 短 TAT 化新 Layout 技術 低消費電 化技術 (ASV/Advanced-ASV/LPC/etc.) 品位映像信号処理技術 (ISP) 品位 低遅延動画符号化技術 (HEVC/H.265 Encoder) 3D 動画合成技術 (OMNIVIEW) 接近物検知技術マルチディスプレイ統合 HMI システム 1
プラットフォーム SoC S70 シリーズ 2
プラットフォーム SoC S70 シリーズ 性能と省電 を実現し 様々なイメージングアプリケーションに最適なプラットフォームSoCソリューション S73はDual Cortex -A7 とSingle Mali を搭載 省電 機器向けに最適 オープンフレームワークに対応した最新の安定したLinuxカーネルを提供 3
MB86S70 の概要 Dual-core ARM Cortex- A15/A7, 2.4GHz high speed frequency ARM big.little processing delivers high-speed and low power consumption Power saving and standby while highly responsive (e.g., WOL) High-speed calculation function by quad-core GPGPU and OpenCL Multimedia Codec, 4K2K (H.264) 4
MB86S73 の概要 Dual-core ARM Cortex- A7, 1.2 GHz High performance calculation by single GPGPU (Mali-T624 @400MHz), OpenCL High speed Intra-Chip data transfer (PCIe) Power saving and standby while highly responsive (e.g., WOL/USB) Super low power consumption in Retention Mode 5
ARM プラットフォーム SoC ロードマップ プロダクト概要 For HIGH RANGE : Cortex-A15/A7 Dual, Mali-T624(Quad core) For MIDDLE RANGE : Cortex-A15/A7 Dual, Mali-T624(Single core) For LOW RANGE : Cortex-A7 Dual, Mali-T624(Single core) お客様のアプリケーションの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 ASIC 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) 4K2K H.246 30fps decode DDR3 32bit x 2ch PCI-Express v8 architecture Under planning 15 15 7 7 CPU GPU CPU 7 7 GPU Linaro Kernel BSP MB86S73 15 15 7 7 CPU GPU Linaro Kernel BSP MB86S71/S72 Under development Cortex A7 Dual GPGPU(OpenCL, OpenGL) JPEG Codec DDR3/3L 64bit x 1ch (DIMM support) PCI-Express Cortex A15Dual, A7 Dual (big.litlle) GPGPU(OpenCL, OpenGL) 4K2K H.246 30fps decode DDR3/3L/DDR4 64bit x 1ch (DIMM support) PCI-Express 2013 2014 2015 2016 6 Years CY
プラットフォームソフトウェア 7
プラットフォームソフトウェアの概要 Core software env. (LINUX & Programing env.) Fron-end Software(coming soon) Java/FireFox Solution Superior UI Tools(SEGA, Unity) OS Solutions Any distributor s solutions Quick Boot, Virtualization Technologies big.little Systm ctl. 8
S70 シリーズプラットフォームソフトウェア オープンソフトウェアの活用を前提とした ソフトウェア構造の導入 これまで 組み込み機器開発におけるソフトウェア開発コストの増大 ( 例えば 最新ソフトウェア技術の導入コストの増大 ) Applications Framework & Middleware OS & Drivers Hardware Platform これから 良質なオープンソフトウェアの活用によるソフトウェア開発コストの低減 ソフトウェア資産の継承性維持 Applications Middleware Open Framework & Middleware OS(Linux) & Drivers Hardware Platform (Platform SoC) Platform Software 9
S70 シリーズプラットフォームソフトウェア プラットフォームソフトウェアの構築を支援する Linux BSP を提供 独自開発 Applications Framework & Middleware OS & Drivers Hardware Platform Linux BSP (big.little, LPAE, STR(Suspend To RAM), ネットワーク待機応答,,...) オープン プラットフォームソフトウェアの構築 Applications Middleware Open Framework & Middleware OS(Linux) & Drivers Hardware Platform#1 (Platform SoC#1) 展開 Platform Software Applications Middleware Open Framework & Middleware OS(Linux) & Drivers Hardware Platform#2 (Platform SoC#2) お客様の製品システムに対応したプラットフォームソフトウェアの構築サービスを提供 10
S73 性能 11
CPU 性能 / 消費電 2.5 Linpack [Mflops/mW] 2.20 2 1.5 1 0.5 0.98 0.77 0.29 1.67 0.59 Cortex-A7 (0.8GHz) Cortex-A7 (1.2GHz) Cortex-A9 (1.0GHz) 0 Double Precision Single Precision 12
S70 シリーズ Java 性能 13
S70 シリーズへの Java アプリ流 性 PC で動いていた Java アプリが MB86S70/S73 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/S73 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 14
プラットフォーム SoC の Java 性能 測定ベンチマーク CaffeineMark 3.0 Pendragon 社の提供するクライアント向け性能の測定テスト 測定対象 名称ボード使 する CPU S70(A15 Dual) MB86S70 評価ボード CortexA15(3.5DMIPS/MHz)@1.6GHz x2 S70(A7 Dual) MB86S70 評価ボード CortexA7(1.9DMIPS/MHz)@0.8GHz x2 ARM1176JZF-S CortexA8 ARM1176JZF-S(1.25DMIPS/MHz) @700MHz TI DM3730 CortexA8(2.0DMIPS/MHz) @1GHz 15
CaffeineMark 3.0 S70 は CortexA8 の 2.66~7.11 倍速い S73 は CortexA8 の 1.37~2.02 倍速い 140000 120000 100000 Score, higher is better 80000 60000 40000 S70(A15@1.6GHz Dual) S73(A7@1.2GHz Dual) ARM1176JZF-S CortexA8@1GHz 20000 0 Slieve Loop String Float Method 16
Java デモ 17
CPU と GPU の 率 CA15#0 ratio 70.1% CA15#1 ratio 61.5% Mali-t624 8.3% CA15#0 ratio 85.3% CA15#1 ratio 26.1% Mali-t624 40.4% CA15#0 ratio 70.3% CA15#1 ratio 55.3% Mali-t624 8.2% 18
S70 シリーズ GPU ソリューション 19
S70 シリーズの GPU ソリューション OpenCL を用いて GPGPU を利用するプログラミングが可能従来ハードウェアでのみ実現可能だった差異化処理をソフトウェアでの実現 Software solution Imaging Program CPU or GPGPU Software Algorithm Customers strong point Software Hardware solution Imaging UDL Imaging ASIC 20
S70 シリーズ OpenCL 性能 Uit:Sec. Filter MB86S73 MB86S70 Image N o. Mali-T624 (1 core) Cortex- A15 Mali-T624 (4 core) 1 filter2d 1.040 0.828 0.260 2 Gauss 2.540 4.224 0.635 3 Morpho dilate 0.824 1.045 0.206 4 Morpho encode 0.824 1.046 0.206 5 median 4.396 8.894 1.099 OpenCL Library Version:r4p0 21
カスタム SoC 開発ソリューション 22
プラットフォーム SoC ベースのソリューション お客様の製品に最適なソリューションを提案します User software Platform Software product system チップセットソリューション MB86S70/73 Custom SoC(ASIC) PCIe or Cut Down User defined logic Custom SoC(ASIC) 1 チップカスタム SoC ソリューション Platform SoC + User defined logic 23
カスタム SoC の開発 評価環境 実績のある Platform Software Evaluation Board と FPGA-Based Prototyping System を組み合わせた開発 評価環境をご提供 ハード ソフトの分割検討 ソフトウェアの先行開発可能 カスタム SoC 開発期間は フルスクラッチ開発に比べ 6~8 ヶ月短縮 ( 当社ベンチ比 ) Algorithm for image Processing C, Software C++ OpenCL Platform Software Open Framework Linux Kernel from Linaro Evaluation Board Cortex -A7 Dual Mali T624 USB3.0, SD, etc. = Platform-SoC Base Custom SoC Platform-SoC Design High Level Synthesis セミカスタムボード PCIe HAPS-70 (Synopsys 社製 ) + RTL = User Defined Logic ~30M ゲートまで 30M ゲート以上 24
まとめ プラットフォーム SoC 紹介 ( 概要 ロードマップ 性能など ) 高性能と省電力を実現し 様々なイメージングアプリケーションに最適なソリューション S73 は Dual Cortex -A7 と Single Mali を搭載 省電力機器向けに最適 プラットフォームソフトウェア紹介 プラットフォームソフトウェアの構築を支援する Linux BSP 提供 / カスタマイズサービスを提供 お客様の製品システムに対応したプラットフォームソフトウェア構築サービスを提供 Java 開発環境紹介 PC で動いていた Java アプリの移植は直ぐに可能 GPU ソリューション OpenCL を用いて差異化処理をソフトウェアでの実現 カスタム SoC 開発ソリューション 評価開発環境を直ぐにご提供可能 ハード ソフトの分割検討 ソフトウェアの先行開発サービスの提供可能 フルスクラッチ開発に比べ 6~8 ヶ月短縮 ( 当社ベンチ比 ) 25
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Linux は Linus Torvalds の 本およびその他の国における登録商標または商標です ARM Cortex NEON 及び Mali は ARM Limited の商標です その他のブランド名または製品名はそれぞれの所有者の所有物です 27