インテル® Stratix® 10可変精度DSPブロック・ユーザーガイド

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ID 683832
日付 5/08/2017
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ドキュメント目次
ドキュメント目次 x
1. Stratix® 10の可変精度DSPブロックの概要 2. ブロック・アーキテクチャーの概要 3. 動作モードの説明 4. デザイン検討事項 5. Stratix® 10可変精度DSPブロック実装ガイド 6. Stratix® 10ネイティブ固定小数点DSP IPコア・リファレンス 7. ALTERA_MULT_ADD IPコア・リファレンス 8. ALTMULT_COMPLEX IPコア・リファレンス 9. LPM_MULT (Multiplier) IP コア・リファレンス 10. Stratix 10ネイティブ浮動小数点DSP IPコア・リファレンス 11. Stratix® 10 可変精度DSPブロック・ユーザーガイドの改訂履歴
1. Stratix® 10の可変精度DSPブロックの概要 x
1.1. 機能特性 1.2. Stratix® 10デバイスでサポートされる動作モード 1.3. リソース
2. ブロック・アーキテクチャーの概要 x
2.1. 固定小数点演算と浮動小数点演算の入力レジスターバンク 2.2. 固定小数点演算と浮動小数点演算のパイプライン・レジスター 2.3. 固定小数点演算向けの前置加算器 2.4. 固定小数点演算向けの内部係数 2.5. 固定小数点演算と浮動小数点演算の乗算器 2.6. 固定小数点演算と浮動小数点演算の乗算器 2.7. 固定小数点演算のアキュムレーターとチェインアウト加算器 2.8. 固定小数点演算のシストリック・レジスター 2.9. 固定小数点演算のダブル累算レジスター 2.10. 固定小数点演算と浮動小数点演算の出力レジスターバンク 2.11. 浮動小数点演算に対する例外処理
3. 動作モードの説明 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. Multiplier Adder Sumモード 3.1.3. 独立複素数乗算器 3.1.4. 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
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
3.1.5. 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ビットシストリックFIRモード 3.1.5.3. 27ビットシストリックFIRモード
3.2. 浮動小数点演算の動作モード x
3.2.1. 単一の浮動小数点演算機能 3.2.2. 複数の浮動小数点演算機能
3.2.1. 単一の浮動小数点演算機能 x
3.2.1.1. 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
3.2.2. 複数の浮動小数点演算機能 x
3.2.2.1. 積和または積差モード 3.2.2.2. ベクトル1モード 3.2.2.3. ベクトル2モード 3.2.2.4. ダイレクト・ベクトル・ドット積 3.2.2.5. 複素数乗算
4. デザイン検討事項 x
4.1. 固定小数点演算向けの内部係数と前置加算器 4.2. 固定小数点演算向けのアキュムレーター 4.3. チェインアウト加算器 4.4. 固定小数点演算の入力カスケード
6. Stratix® 10ネイティブ固定小数点DSP IPコア・リファレンス x
6.1. サポートされる動作モード 6.2. 固定小数点演算の最大入力データ幅 6.3. Stratix® 10ネイティブ固定小数点DSP IPコアのパラメーター化 6.4. 信号
6.2. 固定小数点演算の最大入力データ幅 x
6.2.1. 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
6.3. Stratix® 10ネイティブ固定小数点DSP IPコアのパラメーター化 x
6.3.1. 動作モードタブ 6.3.2. Pre-adderタブ 6.3.3. 内部係数タブ 6.3.4. アキュムレーター/出力カスケード 6.3.5. Pipeliningタブ 6.3.6. Clear Typeタブ
7. ALTERA_MULT_ADD IPコア・リファレンス x
7.1. 機能特性 7.2. パラメーター 7.3. 信号
7.1. 機能特性 x
7.1.1. 前置加算器 7.1.2. シストリック遅延レジスターのイネーブル 7.1.3. プリロード定数 7.1.4. ダブル・アキュムレーター
7.1.1. 前置加算器 x
7.1.1.1. Pre-adder Simpleモード 7.1.1.2. Pre-adder Coefficientモード 7.1.1.3. Pre-adder Inputモード 7.1.1.4. Pre-adder Squareモード 7.1.1.5. Pre-adder Constantモード
7.2. パラメーター x
7.2.1. Generalタブ 7.2.2. Extra Modesタブ 7.2.3. Multipliersタブ 7.2.4. Preadderタブ 7.2.5. アキュムレーター・タブ 7.2.6. Systolic/Chainout タブ 7.2.7. Pipeliningタブ
8. ALTMULT_COMPLEX IPコア・リファレンス x
8.1. 機能特性 8.2. 複素数乗算 8.3. パラメーター 8.4. 信号
9. LPM_MULT (Multiplier) IP コア・リファレンス x
9.1. 機能特性 9.2. パラメーター 9.3. 信号
9.2. パラメーター x
9.2.1. Generalタブ 9.2.2. General 2タブ 9.2.3. Pipeliningタブ
10. Stratix 10ネイティブ浮動小数点DSP IPコア・リファレンス x
10.1. Stratix® 10 ネイティブ浮動小数点DSPのIPコアでサポートされる動作モード 10.2. Stratix® 10ネイティブ浮動小数点DSP IPコアのパラメーター化 10.3. Stratix® 10ネイティブ浮動小数点DSP IPコアの信号
10.2. Stratix® 10ネイティブ浮動小数点DSP IPコアのパラメーター化 x
10.2.1. Stratix® 10ネイティブ浮動小数点DSP IPコアのパラメーター
1. Stratix® 10の可変精度DSPブロックの概要
2. ブロック・アーキテクチャーの概要
3. 動作モードの説明
4. デザイン検討事項
5. Stratix® 10可変精度DSPブロック実装ガイド
6. Stratix® 10ネイティブ固定小数点DSP IPコア・リファレンス
7. ALTERA_MULT_ADD IPコア・リファレンス
8. ALTMULT_COMPLEX IPコア・リファレンス
9. LPM_MULT (Multiplier) IP コア・リファレンス
10. Stratix 10ネイティブ浮動小数点DSP IPコア・リファレンス
11. Stratix® 10 可変精度DSPブロック・ユーザーガイドの改訂履歴

7.1.2. 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。チェイン加算器は、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 37. 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、-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。この関数は次の等式で表現されます。



N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 38. 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 39. 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挙げます：

  • DSPリソース使用量を削減します
  • チェイン加算器のストラクチャーを使用することで、DSPブロック内で効率的なマッピングを可能にします
レベル 2 の表題