2016年2月20日に行われた「ZynqMP勉強会」の資料です。 Zynq-7000とZynq MPSoCに付いてPLの性能をラプラシアンフィルタのCソースコードでVivado HLS 2015.4での性能を比較します。IP化したラプラシアンフィルタIPをVivado 2015.4でインプリメントした結果を比較します。

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MPSoCのPLの性能について
小野

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MPSoCとZYNQのリソース比較
● MPSoC
– U2EG ～ ZU19EG
– 10万ロジックセル ～ 104万ロジックセル
– DSPスライス 240 ～ ３５２８
– Block RAM＋UltraRAM 5.3Mb ～ 70.6Mb
● ZYNQ
– ２.8万ロジックセル ～ ４４万ロジックセル
– DSPスライス ８０ ～ 2020
– Block RAM 1.92Mb ～ 25.6Mb

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Vivado HLSでMPSoCとZYNQの
PL性能を比較する
● AXI4 Stream版のラプラシアンフィルタ処理を
C言語実装
● Vivado HLSで合成して動作周波数を調べる
● MPSoCとZYNQの最大動作周波数の違いを比べ
る

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ラプラシアンフィルタの
C++ソースコード
● AXI4 Stream入出力
● Xilinx社のビデオDMA用IPのAXI VDMA用の
AXI4 Streamプロトコルを実装
– userが1の時に画像フレームがスタート
– 水平掃引の最後のデータと同時にlastが1になる
● 最高？の性能が出るように最適化されている
（はず。。。）
● ZynqとMPSoCは全く同じC++ソースコードを
使用

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Zynq（ZYBO）の性能
● Digilent社のZYBOボード
● Zynq-7010 xc7z010clg400-1
● 800 x 600のSVGA画像のラプラシアンフィルタ
処理
● 限界は6.88 ns、145MHｚ

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MPSoCの性能
● xczu9eg-ffvb1156-i-EVAL
● 800 x 600のSVGA画像のラプラシアンフィルタ
処理
● 限界は、4.53 ns、221MHz
● 221MHｚ/145MHz = 1.52倍 MPSoCの方が性能
が良い
● メインループのパイプライン段数
– Zynq ー 13段
– MPSoC ー 12段

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ZynqとMPSoCの性能を比較
（Vivadoでインプリメント）
● Vivado HLSで作製したAXI4 Stream版のラプラ
シアンフィルタをVivadoでインプリメント
● Vivado HLSで設定した動作周波数で動作する
か？を確かめた

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ラプラシアンフィルタ回路
（Zynq）

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インプリメント結果
（Zynq）
● タイミング制約
– create_clock -period 6.800 -name axi_clk
-waveform {0.000 3.400} [get_ports AXI_aclk]
– 動作周波数147MHｚ
● インプリメント結果
– 余裕を換算すると149MHｚ

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ラプラシアンフィルタ回路
（MPSoC）

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インプリメント結果
● タイミング制約
– create_clock -period 3.000 -name axi_clk
-waveform {0.000 1.500} [get_ports AXI_aclk]
– 333MHｚ
● インプリメント結果
– 333MHzではわずかに届かなかったが330MHｚでは
大丈夫そう

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ZynqとMPSoC のVivado HLSのIP
を使用した性能比較
● Vivado HLSの予測動作周波数比較
– Zynq：145MHｚ、 MPSoC：221MHｚ
– MPSoC/Zynq = 1.52倍
● Vivadoでのインプリメント結果の動作周波数の
比較
– Zynq：149MHｚ、 MPSoC:330MHz
– MPSoC/Zynq = 2.21倍