SATAコア開発
Serial ATA互換IPコアについて
特電SATA互換IPコアは、Serial ATAをFPGAで実現するためのIPコアです。
このコアを使うと、Expartan-6Tの横側についているSATAのコネクタに、ハードディスクやSSDを接続し、FPGAのロジックからアクセスすることができるようになります。
写真1 EXPARTAN-6TとSATA HDDとの接続方法
実効データ転送速度は、Readは約140MB/s、Writeは約130MB/secと高速です。しかし、実際にはHDDのアクセス速度によって制限されます。特にランダムアクセスを行う場合には、HDDのヘッドのシーク時間が無視できません。
当コアをSSDに接続してお使いいただくと、毎秒130MB/secでの連続した書き込みも可能となります。
写真2 EXPARTAN-6TとSATA SSDとの接続
SSDを活用することで、FPGAに超大容量かつ超高速なストレージを直接接続することができるようになります。
なお、当コアは他社のコアと異なり、MicroBlazeなどのソフトウェアプロセッサを使用せずに動作させることができます。ハードウェアのロジックから格納したいセクタ番号を指定するだけで、連続してデータをキャプチャすることができます。MicroBlazeを使わないため、動作も機敏で、論理合成時間も短く、リソース使用率も低く抑えることが可能となります。
従来の他社製IPコアとの違い
従来の他社製SerialATA IPコアはライセンス費用が１プロジェクトあたり数百万円と非常に高額で、不特定多数のエンドユーザに販売する一般製品向けに作られていました。そのため、コスト面の理由により、１台から数台といった小ロットの試作や、多数の派生プロジェクトにSATAを導入するのは容易ではありませんでした。
それに対し、当社が開発した特電Serial ATA互換IPコアは、10万円未満で購入することができ、研究や試作用など、特別な機器を１台だけ開発したい場合に、SATAを利用することができます。
このため、大学や研究機関での実験データの取得や企業における製品開発においても、SATAのSSDやHDDを積極的に導入することが可能になり、高エネルギー物理学や放射線計測など「高速・大容量」なデータ収集を必要とする研究に、SATAを導入できるようになります。
また、SATA IPコアは日本国内で開発しているため、開発者による迅速なサポート（電話・メールなど）を受けることができます。
特電SATA互換IPコアの特徴
応用例
・高エネルギー物理学/放射線計測などにおけるデータ・キャプチャ
・超高速A/Dコンバータを用いたシステムにおける変換データの連続的な格納
・高解像度/高フレームレートの産業用カメラの長時間録画
・ディジタル通信（ワンセグ放送、最新ビデオ信号規格）の機器開発のための、波形の丸ごとキャプチャ
・組み込み機器用にSATA HDDの搭載
コアの機能・性能
このコアを使うと、CHSまたは、LBA24、LBA48型式でセクタ番号を指定して、ハードディスク内の任意の領域を読み書きすることができます。LBA48型式を使うと最大144ペタバイトまでの領域を指定できます。
なお、SATAのリンク上の実効データ転送速度はReadは約140MB/s、Writeは約130MB/secです。
この速度はDMA転送モードを行った場合に得られます。
図1 セクタリード時の波形（64セクタを読み出し）
開発ツール
デバッグ時には、SATAに任意のコマンドを発行できるよう、USB経由でSATAにコマンドを送るWindows版のツールもご用意しています。様々なコマンドをHDDに与えて、その挙動を見ることができます。
図2 Windows用DOSプロンプト版 SATAデバッグツール
リソースの仕様率
実装対象のFPGAは、Spartan-6LXTシリーズです。
サンプルテストアプリケーションをXC6SLX45Tに実装した場合のリソース使用率は、以下のようになっています。
表1 特電SATAコアのXC6SLX45Tに実装した場合のリソース使用率（暫定値）
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・使用SLICE数・・・673個使用（全体の約9%） ・使用BlockRAM数・・・6個 (全体の約5%) ・使用DCM数・・・未使用 ・使用PLLADV数・・・１個 ・使用BUFG数・・・4個 (全体の約25%) ※今後の開発状況によってリソース使用率は変化します |
XC6SLX45Tが3Mゲート相当と考えると、300kゲート程度で実装できており、非常にコンパクトです。
また、論理合成と配置配線に要する時間は合わせて3分程度と非常に高速にインプリメントできます。
デバイスモードでの動作
EXPARTANの部品面についているSATAのコネクタはデバイスモードとして動作させる際に使います。PCのマザーボードにEXPARTAN-6Tを接続し、ハードディスクをエミュレートする場合に使います。
お問い合わせ
ご希望のお客様にはこのコアを提供することができます。
価格と機能は以下のとおりです。
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エディション |
価格 |
特徴 |
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評価版 TKDN-SATA-EVAL |
無償 |
・FPGAの設計データはBitStreamで提供します ・Windowsの操作ソフトのコア部分はDLLで提供します ・SATAサンプルデザインとして提供 |
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基板限定版 TKDN-SATA-LIM |
95,000円 |
・FPGAの設計データはネットリストで提供します ・特定のSpartan-6LXT(DeviceDNAで制約)で動作します ・Windowsの操作ソフトはソースで提供します |
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完全版 TKDN-SATA-PRO |
950,000円 |
・FPGAの設計データはネットリストで提供します ・お客様の１つのプロジェクト内で制限なくご利用いただけます ・Windowsの操作ソフトはソースで提供します |
納期、性能、カスタマイズ、およびソースコードの提供などについて詳細はメールまたはお電話でお問い合わせください。
担当:内藤 TEL 03-6853-6626