プログラマブルロジックデバイス

プログラマブルロジックデバイス

'''プログラマブルロジックデバイス''' (programmable logic device: PLD) は、製造後にユーザの手許で内部論理回路を定義・変更できる集積回路である。

次のエントリ[ 概要 ]

概要

通常の集積回路（IC、LSI）は設計時に仕様や機能が定まり、製造時に全ての回路が固定されるために、後から回路を変更する事は出来ない。これに対してプログラマブルロジックデバイスは、出荷時には特定の処理を行う回路が定義されておらず、ユーザが手許で必要な回路の構成情報をデバイスに設定して初めて機能を発揮する。

初期のプログラマブルロジックデバイスは事前に設定を行って実際の用途に供し、動作中には回路を変更しないものが大半であった。しかし近年は、システム起動時あるいは、動作中にも回路を変更する事が出来るものもあり、そのようなものはリコンフィギュラブル・デバイス、特に動作中に回路を変更可能なものをダイナミック・リコンフィギュラブル・デバイスと呼ばれる。これに対比して従来のように起動時や動作中の構成変更ができないデバイスを'''コンフィギュラブル・デバイス'''と呼ぶこともある。

多数の集積回路からなる回路を多数製造する場合は特定用途向け集積回路（ASIC）のように1個のLSIにまとめて実現することが多い。しかしLSIの開発には、技術資産（ツール購入、技術者教育）や設備の整備、IPの購入費用といったことによる高い初期コストが発生する。
さらに一般のLSIでは製造後の修正・改良が不可能なことから、設計時に多くの条件を加味した徹底的な最適化が必要となり、設計には長期間を要する上、網羅的な検証が必要となり、開発コストを押し上げている。
加えてLSIの設計から実際の製造に至るまでには数多くの工程があり、それらは他プロジェクトへの再利用が不可能な投資に関するコスト、つまりNREコスト（Non-Recurring Engineering cost、非反復エンジニアリング・コスト）が非常に高い。以上のような理由でLSIの設計・開発はそれ自身高いものにつき、設計資産を再利用する際の経済効率が低いものとなるため設計資産蓄積によるコスト低減もソフトウェアの場合のようには期待できない。

しかし、'''プログラマブルロジックデバイス'''の場合、汎用品のプログラマブルロジックデバイス上に回路を何度でも再設定することで再利用や修正が可能であるため、設計・検証コストが低減化され、チップ製造を行わないため製造準備のようなNREコストも極めて低く抑えられる。

以上のような特徴から、現在ではASICの動作確認のための試作、次世代携帯基地局など将来的に仕様の変更が見込まれる製品、規格の策定途中でハードウェア完成後に仕様を変更する必要がある製品、論理設計技術の習得用の実験回路など、試作品、少量生産品から量産品まで幅広く利用されるようになってきている。次のエントリ[ 沿革 ]

沿革

最初期のプログラマブルデバイスは、回路情報の保持手段として微細なヒューズを用いるPALと呼ばれるものである。その後、EEPROMの要素を用いたGAL、それを複数搭載したCPLDとなり、集積度を増した。これらのデバイスは、主に、既存のLSIを相互に接続するグルー・ロジックとして用いる所からはじまった。

一方で、ゲートアレイ構成を基本としたEEPROM型FPGA、LUTを基本としたSRAM型FPGAも登場した。これらは、回路容量の増大に伴い、単なるグルー・ロジックにとどまらず、既存のLSIの機能も取り込むようになり、現在では、CPUコアやDSP、アナログデバイスをも取り込み（アナログPLDの節を参照）、システムを丸ごと搭載することも可能になった（大規模化・低コスト化の節を参照）。なお、このようにシステムを丸ごと搭載したLSIを一般にSoC (System-on-a-chip) と呼ぶ。次のエントリ[ 用途 ]

用途

デバイスが高価だった時代は、ASICのプロトタイピング、超高性能コンピュータ用アクセラレータなどに用いられた（Reconfigurable computing参照）。次のエントリ[ リコンフィギュラブルI/O ]

リコンフィギュラブルI/O

メーカーが増え競争が起こり、また量産効果によって価格が低廉化してくると、一般的なPCにも使用されるようになった。ASICを使わず、バスにFPGAを直接接続しておき、コンフィギュレーションROMにはホストバスインターフェース機能とFPGAへのロジック書き込み機能だけを用意しておき、デバイスドライバーによって本来のロジックをアップロードする方式が広まった。デバイスドライバーソフトウエアのバージョンアップだけで機能の向上、バグの修正が行える為、量産数量次第では、ASICを使用した場合より全体コストが安くなる。次のエントリ[ 放送・通信分野の規格変化への追従と処理性能の両立 ]

出典:フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』

別のワードで検索！

まずは検索→

トレンドマガジン [マグゥ]でプログラマブルロジックデバイスを検索