インテル® Agilex™ 可変精度DSPブロック・ユーザーガイド

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ID 683037
日付 2/05/2021
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ドキュメント目次
ドキュメント目次 x
1. インテル® Agilex™ 可変精度DSPブロックの概要 2. インテルAgilex可変精度DSPブロックのアーキテクチャー 3. インテルAgilex可変精度DSPブロックの動作モード 4. インテルAgilex可変精度DSPブロックのデザインの考慮事項 5. Native Fixed Point DSP Intel Agilex FPGA IPコア・リファレンス 6. Multiply Adder Intel® FPGA IPコア・リファレンス 7. ALTMULT_COMPLEX Intel® FPGA IPコア・リファレンス 8. LPM_MULT Intel® FPGA IPコア・リファレンス 9. LPM_DIVIDE (Divider) Intel FPGA IPコア 10. Native Floating Point DSP Intel Agilex FPGA IPリファレンス 11. インテル® Agilex™ 可変精度DSPブロック・ユーザーガイド・アーカイブ 12. インテルAgilex可変精度DSPブロック・ユーザーガイドの改訂履歴
1. インテル® Agilex™ 可変精度DSPブロックの概要 x
1.1. 機能 1.2. インテルAgilexデバイスでサポートされている動作モード
1.2. インテルAgilexデバイスでサポートされている動作モード x
1.2.1. 固定小数点演算 1.2.2. 浮動小数点演算
2. インテルAgilex可変精度DSPブロックのアーキテクチャー x
2.1. 固定小数点演算 2.2. 浮動小数点演算
2.1. 固定小数点演算 x
2.1.1. 固定小数点演算用の入力レジスターバンク 2.1.2. 固定小数点演算用のパイプライン・レジスター 2.1.3. 固定小数点演算用の前置加算器 2.1.4. 固定小数点演算用の内部係数 2.1.5. 固定小数点演算用の乗算器 2.1.6. 固定小数点演算用の加算器または減算器 2.1.7. 固定小数点演算用のアキュムレーター、チェーンアウト加算器、およびプリロード定数 2.1.8. 固定小数点演算用のシストリック・レジスター 2.1.9. 固定小数点演算用のダブル累算レジスター 2.1.10. 固定小数点演算用の出力レジスターバンク
2.1.7. 固定小数点演算用のアキュムレーター、チェーンアウト加算器、およびプリロード定数 x
2.1.7.1. ダイナミック・チェーンアウト
2.2. 浮動小数点演算 x
2.2.1. 浮動小数点演算用の入力レジスターバンク 2.2.2. 浮動小数点演算用のパイプライン・レジスター 2.2.3. 浮動小数点演算用の乗算器 2.2.4. 浮動小数点演算用の加算器または減算器 2.2.5. 浮動小数点演算用の出力レジスターバンク 2.2.6. 浮動小数点演算に対する例外処理
3. インテルAgilex可変精度DSPブロックの動作モード x
3.1. 固定小数点演算の動作モード 3.2. 浮動小数点演算の動作モード
3.1. 固定小数点演算の動作モード x
3.1.1. 独立乗算器モード 3.1.2. 8 × 8 (符号なし) または9 × 9 (符号付き) Sum of 4モード 3.1.3. Multiplier Adder Sumモード 3.1.4. 独立複素数乗算器 3.1.5. シストリックFIRモード
3.1.1. 独立乗算器モード x
3.1.1.1. 18 × 18または18 × 19独立乗算器 3.1.1.2. 27 × 27独立乗算器
3.1.4. 独立複素数乗算器 x
3.1.4.1. 36ビット入力に加算する18 × 19乗算モード
3.1.5. シストリックFIRモード x
3.1.5.1. 可変精度ブロック・アーキテクチャー・ビューへのシストリック・モード・ユーザー・ビューのマッピング 3.1.5.2. 18ビットのシストリックFIRモード 3.1.5.3. 27ビットのシストリックFIRモード
3.2. 浮動小数点演算の動作モード x
3.2.1. FP32単精度浮動小数点演算機能 3.2.2. FP16半精度浮動小数点演算機能 3.2.3. 複数の浮動小数点可変DSPブロック機能
3.2.1. FP32単精度浮動小数点演算機能 x
3.2.1.1. FP32乗算モード 3.2.1.2. 加算または減算モード 3.2.1.3. 積和演算モード 3.2.1.4. FP32ベクトル1モード 3.2.1.5. FP32ベクトル2モード
3.2.2. FP16半精度浮動小数点演算機能 x
3.2.2.1. FP16でサポートされている精度形式 3.2.2.2. 2つのFP16乗算の合計モード 3.2.2.3. FP32加算での2つのFP16乗算の合計モード 3.2.2.4. 累積での2つのFP16乗算の合計モード 3.2.2.5. FP16ベクトル1モード 3.2.2.6. FP16ベクトル2モード 3.2.2.7. FP16ベクトル3モード
3.2.3. 複数の浮動小数点可変DSPブロック機能 x
3.2.3.1. 積和または積差モード 3.2.3.2. ダイレクト・ベクトル・ドット積 3.2.3.3. 複素数乗算
4. インテルAgilex可変精度DSPブロックのデザインの考慮事項 x
4.1. 固定小数点演算 4.2. 浮動小数点演算
4.1. 固定小数点演算 x
4.1.1. 入力レジスター、パイプライン・レジスター、および出力レジスターのコンフィグレーション 4.1.2. 固定小数点演算用の内部係数と前置加算器 4.1.3. 固定小数点演算用のアキュムレーター 4.1.4. 固定小数点演算用の入力カスケード 4.1.5. チェーンアウト加算器
4.1.1. 入力レジスター、パイプライン・レジスター、および出力レジスターのコンフィグレーション x
4.1.1.1. 入力レジスターの制限 4.1.1.2. パイプライン・レジスターの制限 4.1.1.3. 動作モードごとにサポートされているレジスター・コンフィグレーション
4.1.4. 固定小数点演算用の入力カスケード x
4.1.4.1. ダイナミック・スキャンイン
4.2. 浮動小数点演算 x
4.2.1. 入力レジスター、パイプライン・レジスター、および出力レジスターのコンフィグレーション 4.2.2. チェーンアウト加算器
4.2.1. 入力レジスター、パイプライン・レジスター、および出力レジスターのコンフィグレーション x
4.2.1.1. サポートされているFP32動作モードのレジスター・コンフィグレーション 4.2.1.2. サポートされているFP16動作モードのレジスター・コンフィグレーション
5. Native Fixed Point DSP Intel Agilex FPGA IPコア・リファレンス x
5.1. Native Fixed Point DSP Intel Agilex FPGA IPリリース情報 5.2. サポートされている動作モード 5.3. 固定小数点演算の最大入力データ幅 5.4. 固定小数点演算の最大出力データ幅 5.5. Native Fixed Point DSP IPのパラメーター化 5.6. Native Fixed Point DSP Intel Agilex FPGA IP信号
5.3. 固定小数点演算の最大入力データ幅 x
5.3.1. 18 x 18 Plus 36モードでの36ビット未満のオペランドの使用例
5.5. Native Fixed Point DSP IPのパラメーター化 x
5.5.1. 動作モードタブ 5.5.2. 入力カスケードタブ 5.5.3. Pre-adderタブ 5.5.4. 内部係数タブ 5.5.5. アキュムレーター/出力チェーン 5.5.6. パイプライン 5.5.7. クリア信号
5.6. Native Fixed Point DSP Intel Agilex FPGA IP信号 x
5.6.1. 9 × 9 Sum of 4 Modeの信号 5.6.2. 18 × 18 Full Modeの信号 5.6.3. 18 × 18 Sum of Two Modeの信号 5.6.4. 18 × 18 Plus 36 Modeの信号 5.6.5. 18 × 18 Systolic Modeの信号 5.6.6. 27 × 27 Modeの信号
6. Multiply Adder Intel® FPGA IPコア・リファレンス x
6.1. Multiply Adder Intel® FPGA IPリリース情報 6.2. 機能 6.3. パラメーター 6.4. 信号
6.2. 機能 x
6.2.1. 前置加算器 6.2.2. シストリック遅延レジスターのイネーブル 6.2.3. プリロード定数 6.2.4. ダブル・アキュムレーター
6.2.1. 前置加算器 x
6.2.1.1. Pre-adder Simpleモード 6.2.1.2. Pre-adder Coefficientモード 6.2.1.3. Pre-adder Inputモード 6.2.1.4. Pre-adder Squareモード 6.2.1.5. Pre-adder Constantモード
6.3. パラメーター x
6.3.1. Generalタブ 6.3.2. Extra Modes 6.3.3. Multipliersタブ 6.3.4. Preadderタブ 6.3.5. Accumulatorタブ 6.3.6. Systolic/Chainoutタブ 6.3.7. Pipeliningタブ
7. ALTMULT_COMPLEX Intel® FPGA IPコア・リファレンス x
7.1. ALTMULT_COMPLEX Intel® FPGA IPリリース情報 7.2. 機能 7.3. 複素数乗算 7.4. パラメーター 7.5. 信号
8. LPM_MULT Intel® FPGA IPコア・リファレンス x
8.1. LPM_MULT Intel® FPGA IPリリース情報 8.2. 機能 8.3. パラメーター 8.4. 信号
8.3. パラメーター x
8.3.1. Generalタブ 8.3.2. General 2タブ 8.3.3. Pipeliningタブ
9. LPM_DIVIDE (Divider) Intel FPGA IPコア x
9.1. LPM_DIVIDE Intel® FPGA IPリリース情報 9.2. 機能 9.3. Verilog HDLプロトタイプ 9.4. VHDLコンポーネント宣言 9.5. VHDL LIBRARY_USE宣言 9.6. ポート 9.7. パラメーター
9.7. パラメーター x
9.7.1. Generalタブ 9.7.2. General1タブ
10. Native Floating Point DSP Intel Agilex FPGA IPリファレンス x
10.1. Native Floating Point DSP Intel Agilex FPGA IPリリース情報 10.2. Native Floating Point DSP Intel Agilex FPGA IPコアによってサポートされている動作モード 10.3. Native Floating Point DSP Intel Agilex FPGA IPのパラメーター化 10.4. Native Floating Point DSP Intel Agilex FPGA IPコアの信号
10.3. Native Floating Point DSP Intel Agilex FPGA IPのパラメーター化 x
10.3.1. Generalタブ 10.3.2. Registersタブ
10.4. Native Floating Point DSP Intel Agilex FPGA IPコアの信号 x
10.4.1. FP32乗算モードの信号 10.4.2. FP32加算または減算モードの信号 10.4.3. 加算または減算でのFP32乗算モードの信号 10.4.4. 累積でのFP32乗算モードの信号 10.4.5. FP32ベクトル1およびベクトル2モードの信号 10.4.6. 2つのFP16乗算の合計モードの信号 10.4.7. FP32加算での2つのFP16乗算の合計モードの信号 10.4.8. 累積での2つのFP16乗算の合計モードの信号 10.4.9. FP16ベクトル1およびベクトル2モードの信号 10.4.10. FP16ベクトル3モードの信号
1. インテル® Agilex™ 可変精度DSPブロックの概要
2. インテルAgilex可変精度DSPブロックのアーキテクチャー
3. インテルAgilex可変精度DSPブロックの動作モード
4. インテルAgilex可変精度DSPブロックのデザインの考慮事項
5. Native Fixed Point DSP Intel Agilex FPGA IPコア・リファレンス
6. Multiply Adder Intel® FPGA IPコア・リファレンス
7. ALTMULT_COMPLEX Intel® FPGA IPコア・リファレンス
8. LPM_MULT Intel® FPGA IPコア・リファレンス
9. LPM_DIVIDE (Divider) Intel FPGA IPコア
10. Native Floating Point DSP Intel Agilex FPGA IPリファレンス
11. インテル® Agilex™ 可変精度DSPブロック・ユーザーガイド・アーカイブ
12. インテルAgilex可変精度DSPブロック・ユーザーガイドの改訂履歴

6.2.2. シストリック遅延レジスターのイネーブル

シストリック・アーキテクチャーでは、入力データはデータバッファーとして動作し、レジスターのカスケードに供給されます。各レジスターは入力サンプルを乗算器に送信し、ここでそれぞれの係数が乗算されます。チェーン加算器は、乗算器からの徐々に結合された結果とchainin[]入力ポートから以前に登録された結果を格納し、最終結果を形成します。加算されたときに結果が適切に同期するように、各積和要素を1サイクル遅らせる必要があります。連続する遅延はそれぞれ、係数メモリーとそれぞれの積和要素のデータバッファーの両方をアドレスするために使用されます。具体的には、第2の積和要素に向けた1つの遅延、第3の積和要素に向けた2つの遅延などとなります。

図 63. シストリック・レジスター


x(t) は、入力サンプルの連続ストリームからの結果を表し、y(t) は、一連の入力サンプルの合計を表し、それぞれの係数で乗算されます。入力と出力の両方の結果は、左から右へと進みます。c(0) からc(N-1) は、係数を表します。シストリック遅延レジスターはS-1 で表されますが、この–1は単一のクロック遅延を意味します。シストリック遅延レジスターは、乗算器のオペランドからの結果と累積された合計が確実に同期するような方法で、パイプライン化に向けて入力と出力に追加されます。この処理要素は、フィルタリング関数を計算する回路を形成する目的で複製されます。この関数は次の式で表されます。



Nはアキュムレーターに入力されたデータのサイクル数、y(t)はタイムtでの出力、A(t)はタイムtでの入力、B(i)は係数をそれぞれ表します。式中のtとiはタイムの特定の時点に相当するため、タイムtにおける出力サンプルy(t)を算出するには、タイムの異なる N時点での入力サンプルのグループあるいはA(n)、A(n-1)、A(n-2)、… A(n-N+1) が必要となります。 N入力サンプルのグループはN係数によって乗算、合計されて最終結果yを形成します。

シストリック・レジスター・アーキテクチャーは、sum-of-2モードとsum-of-4モードのみで使用可能です。

次の図は、2つの乗算器を持つシストリック遅延レジスターの実装を示しています。

図 64. 2つの乗算器を持つシストリック遅延レジスターの実装


2つの乗算器の合計は次の式で表されます。



次の図は、4つの乗算器を持つシストリック遅延レジスターの実装を示しています。

図 65. 4つの乗算器を持つシストリック遅延レジスターの実装


4つの乗算器の合計は次の式で表されます。



シストリック遅延レジスターの実装が持つ利点を以下にリストします。

  • DSPリソース使用量の削減
  • チェーン加算器のストラクチャーを使用することによる、DSPブロック内での効率的なマッピングのイネーブル
レベル 2 の表題