富士通セミコンダクターのプラットフォームSoC …...2014/05/22 ·...

富士通セミコンダクター株式会社2014年5月22日

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

Copyright 2014 FUJITSU SEMICONDUCTOR LIMITED

Java Day Tokyo 2014

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

組み込みシステム開発の課題

Copyright 2014 FUJITSU SEMICONDUCTOR LIMITED2

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

組み込みシステムの状況


多機能化の要求

システムの大規模化

～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～

品質向上への要求品質向上への要求低価格の要求低価格の要求新しい規格への対応新しい規格への対応扱うデータ量の増加扱うデータ量の増加

既存資産の活用既存資産の活用環境性能の向上・規格対応環境性能の向上・規格対応お客様個別要求への対応お客様個別要求への対応互換性の保証互換性の保証

エコ、セイフティー、コンフォートへの要求エコ、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開発効率の向上への要求M2MM2M クラウド連携クラウド連携

3

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

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。

カスタムSoC(CPU)

カスタムSoC(ASIC)

独自ファーム

差異化機能a

差異化機能b

ソフト

ハード

OS

パソコンのハードウェア

パソコンのソフトウェア

組み込みアプリ

組み込みシステムパソコンシステム

4

組み込みシステム開発フローにおける課題


製品企画

FPGA等実装

試作ボード開発

ソフト開発

評価

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

差異化/新規機能のプロトタイピング

製品開発

ソフト開発

ハード大規模化、複雑化

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

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

まとめ


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

富士通セミコンダクターのご提案


ARMコア搭載プラットフォームSoC S70シリーズ

MB86S73

v8 architecture

MB86S70

Linaro Kernel BSP

Linaro Kernel BSP

Feat

ures

MB86S71/S72

Linaro Kernel BSP

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

Cortex™A15Dual, A7 Dual (big.LITLLE)GPGPU(OpenCL, OpenGL)PCI-Express

Cortex™A7 DualGPGPU(OpenCL, OpenGL)PCI-Express

Cortex™A15Dual, A7 Dual (big.LITLLE)GPGPU(OpenCL, OpenGL)PCI-Express

Under planning

157

157

CPU GPU

7 7GPU

157

157

CPUGPU


富士通セミコンダクターからのご提案手法

MB86S71/S72

Linaro Kernel BSP

MB86S70

Linaro Kernel BSP157

157

CPU GPU

157

157

CPUGPUMB86S73

Linaro Kernel BSP

CPU GPU7 7

Ｓ７０シリーズ製品

カスタムSoC

Linaro Kernel BSP

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

カスタムSoC

Linaro Kernel BSP

S70Core

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。


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

9

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


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。

標準ライブラリのI/Fe.g. OpenMAX, OpenGL ES, OpenCL, OpenSLなど。

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。

Customer

アプリケーションフレームワーク(Java、Android、FireFoxOS…)

MB86S70

アプリケーション

BSP

ApplicationSpecific layerパ

ートナー

連携


差異化機能の実現方法

差異化機能カスタムSoC

差異化機能プログラム

CPUor

GPGPU

差異化機能UDL(User Design Logic)

SoftwareSoftware

Software solution Hardware solution

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。

差異化機能アルゴリズム


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

S70シリーズプラットフォーム


差異化機能(ハード)

ソフトウェアのアウトソーシング

ミドルウエアなどのﾊﾟｰﾄﾅｰ資産

先行開発ソフト

豊富なパートナー

CソースJavaアプリ

WebアプリAndroidアプリ

過去資産

FPGAボード

多様な機能を実現

差異化機能(ソフト)

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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。

PCIe 4lane x2

Debugger(DS5) FPGAPrototyping Board

Data Source(Camera, internet, file)

ﾌﾟﾗｯﾄﾌｫｰﾑSoC 開発評価ボード

MB86S70 開発・評価環境

FPGA/ASICを搭載してアプリの先行開発が可能


Javaを用いたアプリフレームワーク


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：JavaFXOpenGL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

アプリケーションフレームワーク: Java


PCで動いていたJavaアプリが、MB86S70で動作

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

ソフトウェアプラットフォーム

プラットフォームSoCへのJavaアプリ流用性


MB86S70評価ボード

JVM

Linux

Javaベンチマーク、JavaFXアプリ

PC

JVM

Windows

Javaベンチマーク、JavaFXアプリ

OpenGLOpenGL

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プラットフォームSoCのJava性能

測定ベンチマーク

測定対象


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。

SciMark 2.0 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

GrinderBench 1.0 EEMBCの提供するJava用ベンチマーク

名称ボード使用するCPUS70(A15 Dual) MB86S70評価ボード CortexA15(3.5DMIPS/MHz)@1.6GHz x2S70(A7 Dual) MB86S70評価ボード CortexA7(1.9DMIPS/MHz)@0.8GHz x2

ARM1176JZF-S ARM1176JZF-S(1.25DMIPS/MHz) @700MHz

CortexA8 CortexA8（2.0DMIPS/MHz) @1GHz

18

CaffeineMark 3.0


0

20000

40000

60000

80000

100000

120000

140000

Slieve Loop Logic String Float Method Overall

Scor

e, h

ighe

r is

bette

r

S70(A15 Dual)

ARM1176JZF-S

CortexA8

19

SciMark 2.0


0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

Composite FFT SOR Monte Carlo Sparse matmult LU GEOMEAN

Scor

e, h

ighe

r is

bette

r

S70(A15 Dual)

S70(A7 Dual)

ARM1176JZF-S

CortexA8

20

GrinderBench 1.0


0

100000

200000

300000

400000

500000

600000

Parallel kXML PNG decoding Chess Crypto GEOMEAN

Scor

e, h

ighe

r is

bette

r

S70(A15 Dual)

S70(A7 Dual)

ARM1176JZF-S

CortexA8

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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

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。


JVM

Linux

CA15

NEON

CA15

NEON

CA7

NEON

CA7

NEONMali-T624

オブジェクト、Lambda記述→ 各種並列性を表現

JavaCL、JOCL記述

JVM

Linux

CA15

NEON

CA15

NEON

CA7

NEON

CA7

NEONMali-T624

オブジェクト、Lambda記述→各種並列性を表現

OpenCL

スレッド並列性、関数並列性、ループ並列性、演算並列性

タスク並列性、関数並列性、ループ並列性、演算並列性

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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

Javaアプリフレームワークの活用案-IoTへの適用


カメラ WiFi、USB etc

センサ WiFi、USB etc

センサ WiFi、USB etc WiFi受信

JVM

Cloud

JVM

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、…

ゲートウェイデバイス

JavaSE8＋JavaFX

センサーデバイス


LinuxOpenGL JVM

JavaFXセンシング結果表示

23

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

センサデバイス

JVM

プラットフォームSoC評価ボード

FPGAボード

JVM


Javaアプリ

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

S70シリーズプラットフォームを活用し、製品開発へ

Cloud

差異化機能差異化機能

医療機器製造装置・FA機器事務・業務用機器

JavaFXセンシング結果表示

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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JavaMB86S70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。


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