ZedBoardとDE0-Nano-SoCのロジック容量比較

開発キット

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ZedBoardDE0-Nano-SoC
搭載FPGAZynq 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
DeviceXC7Z020CLG484-1
Slice LUTs14066/53200(26.43%)
Slice Registers15575/106400(14.63%)
Memory20/140(14.29)
DSP23/220(10.45%)

 

DE0-Nano-SoC

開発ツールQuartus II Version 15.0
Device5CSEMA4U23C6
Logic utilization (in ALMs)11,973 / 15,880 ( 75 % )
Total registers16227
Total block memory bits635,778 / 2,764,800 ( 23 % )
Total DSP Blocks20 / 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。

DeviceZedBoard Zynq-7020ZYBO Zynq-7010
Slice LUTs14066/53200(26.43%)14066/17600(79.92%)
Slice Registers15575/106400(14.63%)15575/35200(44.24%)
Memory20/140(14.29)20/60(33.33)
DSP23/220(10.45%)23/80(28.75%)

まとめ

開発キット名DE0-Nano-SoCZedBoardZYBO(参考)
DeviceCyclone V SEA4Zynq-7020Zynq-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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