ZedBoardとDE0-Nano-SoCのロジック容量比較

ZedBoardとDE0-Nano-SoCは、共にデュアルコアのCortex-A9 MPCoreを内蔵したFPGAが搭載されている開発キットです。

開発キット名 ZedBoard DE0-Nano-SoC
搭載FPGA Zynq 7020  Cyclone V SEA4
外部RAM  512MB DDR3  1GB DDR3
プロセッサコア デュアル  Cortex-A9 MPCore デュアル  Cortex-A9 MPCore

ZedBoardにはXilinx社のFPGAが搭載されています。そして、DE0-Nano-SoCにはAltera社のFPGAが搭載されています。搭載されているFPGAで気になるのは、「どの位の論理回路が入るのか」、「どの位の内部SRAMがあるのか」といった事だと思います。しかし、この2つのキットに搭載されているFPGAは、メーカーが違うのでロジック数や内部SRAM数の表記方法が異なります。ではどのように比較するか。その一つの方法として、同じデザインを実際に実装してFPGAリソースの使用率を比較しました。

DE0-Nano-SoCと比較するのであれば、本当はZedBoardではなくZYBOのほうが良いと思うのですが、所有していないのでZedBoardと比較しました。

DE0-Nano-SoCのパッケージと本体

DE0-Nano-SoCのパッケージと本体

ZedBoardのパッケージと本体

ZedBoardのパッケージと本体

実装回路

FPGAに実装したデザインは3D CGアクセラレータです。PL部分がFPGAのロジックにマッピングされます。PLとPSはAXI3のSlaveとMasterで接続されています。この図はZedBoardの実装図ですが、DE0-Nano-SoC用も同様の構成です。DE0-Nano-SoCではPSがHPS Portionに、PLがFPGA Portionにそれぞれ対応します。

ZedBoardの実装概要

ZedBoardの実装概要

結果

次のようになりました。各ツールのレポートの抜粋をそれぞれ示します。

ZedBoard

開発ツール Vivado 2014.3.1
Device XC7Z020CLG484-1
Slice LUTs 14066/53200(26.43%)
Slice Registers 15575/106400(14.63%)
Memory 20/140(14.29)
DSP 23/220(10.45%)

DE0-Nano-SoC

開発ツール Quartus II Version 15.0
Device 5CSEMA4U23C6
Logic utilization (in ALMs) 11,973 / 15,880 ( 75 % )
Total registers 16227
Total block memory bits 635,778 / 2,764,800 ( 23 % )
Total DSP Blocks 20 / 84 ( 24 % )

Total registersの項目は、Quartus IIの結果に総数とパーセンテージがレポートされないので記載していません。

Zync 7010と比較する

結果を見ると、ZedBoardのロジック容量にはかなり余裕がありそうです。そこで、ZedBoardの結果を元にZYBOに搭載されているZynq-7010の場合のリソース使用率を計算してみました。計算は、単純にZedBoardの各項目の分母の値をZynq-7010に置き換えただけです。

Device ZedBoard Zynq-7020 ZYBO Zynq-7010
Slice LUTs 14066/53200(26.43%) 14066/17600(79.92%)
Slice Registers 15575/106400(14.63%) 15575/35200(44.24%)
Memory 20/140(14.29) 20/60(33.33)
DSP 23/220(10.45%) 23/80(28.75%)

まとめ

開発キット名 DE0-Nano-SoC ZedBoard ZYBO(参考)
Device Cyclone V SEA4 Zynq-7020 Zynq-7010
ALMs or Slice LUTs

使用率

75% 26% 80%
Memory使用率 23% 14% 33%

実装するデザインによって結果にかなり幅が出るとは思いますが、少なくともこの実験では次の結果になりました。

  • ZedBoardに搭載されているFPGAは、DE0-Nano-SoCに搭載されているFPGAに比べて、約3倍のロジック容量
  • DE0-Nano-SoCに搭載されているFPGAは、ZYBOに搭載されているFPGAと同程度のロジック容量
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