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

ZedBoardのパッケージと本体

実装回路
結果
まとめ

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

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%