FPGAによる組込み制御を目的としたプロセッサシステムの実装と評価

摘要

現在ではFPGAを用いた複雑なシステム設計が増加し，FPGA内部にプロセッサを実現することは珍しくなくなりつつある．また，VLSIの設計手法であるSoC（System on a Chip）をFPGA設計に適用する研究開発も盛んに進められている．更に，少量多品種設計やカスタム設計も伴い，FPGAの内部は設計ごとに異なるのが現状である．このようにFPGA内部に構成されたMPUではソフトウェア資産の継承が難しい．特に基本ソフトウェアであるOSの実装において，再利用はよりいっそう困難である．筆者らはOSの機能で必要な部分を，ハードウェアに実装することによりOSに依存しない開発を提供できると考えている．本論文では，マイコン組込み応用機器を対象とし，電子制御からOSに対して必要となる機能を分別し，ハードウェアによる実装方法を検討する．更に，ソフトウェアのような柔軟さをハードウェアによって得るためのFPGAに対する実装を前提としたプロセッサの構成を示す．最後に，上記の目的を実現するために開発したMPUについて述べ，その有効性を示す．