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取り扱い製品に関連する技術情報を解説します

PCI Express

PCI Express

  • 高速シリアル通信を採用したコンピュータ向け拡張カードの規格
  • ソフトウェアで PCI との高い互換性あり
  • シリアル通信線(レーン)を複数本束ねること(x4, x8, x16など)により、より高い伝送レートを得ることができる
  • PCI Express 1.0 (Gen1) では1レーンあたりの転送レートは 2Gbps 、2.0 (Gen2) では 4Gbps、3.0 (Gen3)では 8Gbps
  • 現在検討されている 4.0 (Gen4)では 16GT/s の転送レートとなり、3.0の2倍に引き上げられる予定
PCI-X

PCI-X

  • PCI をベースに、64bit 化、高クロック化(最高 133MHz)に拡張した規格
  • PCI と上位互換性あり
  • 信号の高速化だけでなく、転送効率の向上もされている
  • より高速化された PCI-X 2.0でダブルデータレート及びクアッドデータレートにより266MHz、533MHzを実現
CompactPCI

CompactPCI

  • 産業用向けに機械的な堅牢さが求められるアプリケーションのために作られたPCI規格
  • PCI と互換信号を使用することで電気的な部分で汎用性を高めつつ、ホットスワップにも対応
  • ボードの幅は 6U と 3U が規定されており、システムの小型化にも対応
  • CompactPCI を拡張した規格として、PXI 、CompactPCI Express がある
PMC

PMC

  • PCI Mezzanine Cardの略称でIEEE P1386.1 で規格化された小型ボードの規格
  • はがきの 2/3 ほどの大きさのボードで、一般にベースボードに搭載して A/D 、D/A などのI/O 機能を提供する
  • ベースボードとのインタフェースは PCI 、PCI-X と汎用 I/F がサポートされており、FPGA 等を搭載してプリプロセス機能を持たせることも可能
XMC

XMC

  • VITAの規格でPMCに高速シリアル通信の為の信号(コネクタ)を追加した規格
  • 大きさは PMC と共通で、ベースボードとの間に PCI Express や Serial RapidIO のためのポートを追加することで、高速に多量のデータが扱える
  • コンダクションクール仕様にも対応
VME

VME

  • 1980 年代に開発され、現在でも航空・宇宙・防衛分野で使用されているANSI/IEEEの規格
  • 現在では上位互換で転送速度 80MB/s の VME64 という規格が主流
  • 後に規格化された2eSST(Dual edge, Source Synchronous data Transfer)プロトコルにより最大320MB/s のデータ転送が可能となった
  • 耐環境仕様の製品も充実
VXS

VXS

  • VME ボードの P0 コネクタ位置に高速シリアル通信のコネクタを追加することで、VME バスとの高い親和性と高い転送速度を両立させた規格
  • 高速シリアルは4レーン×2チャネル用意され、1対1のボード間、またはスイッチボードを経由してさらに多くのボード間での通信が可能
  • PCI Express、Serial RapidIO, InfiniBandなどの高速シリアル通信でバックプレーンを経由してボード間のデータ転送が可能
VPX/VPX-REDI

VPX/VPX-REDI

  • VME とそれに関連する規格を策定している VITA による、最新ボード規格
  • VME や VXS とのコネクタの互換性を廃する代わりに、VXS で使用されている MultiGig コネクタを7個並べることで、最大で160レーン分の高速シリアル通信路を提供
  • 信号レベルで VME64 をサポートしており、ハイブリッドバックプレーンを使用することでVME、VXS との混在も可能
  • REDI(Ruggedized Enhanced Design Implementation)では、特に冷却関連の物理仕様が定められ、強制空冷、コンダクションクーリング、リキッドクーリングなどがある
  • 現在はOpenVPXというシステムレベルの規格により相互運用性を高めている
AdvancedTCA

AdvancedTCA

  • Advanced Telecomunications Computing Architectureの略称、PICMGの規格で主に通信業界向けの規格
  • 高速通信に対応し、管理機能や高可用性を重視
  • 各カードには高速シリアル通信のコネクタと管理インタフェースが接続され、またカードあたりの供給電力も他の規格より大きい
  • システムとしても2重化が考慮された構成
AdvancedMC

AdvancedMC

  • Advanced Mezzanine Cardの略称で、主に AdvancedTCA 向けメザニンカードの規格
  • 現在は μTCA でも利用可能となっている
  • ホットスワップ機能にも対応
  • AdvancedTCA と同じく管理インタフェースを備えている
μTCA

μTCA

  • Micro Telecommunications Computing Architectureの略称で、高機能化した AMC ボードを直接使用して、コンパクトな機器を実現するための規格
  • Cube と呼ばれる構成もある
  • 信頼性、高可用性や管理のしやすさは、AMC ボードと同等
FMC

FMC

  • FPGA Mezzanine Cardの略称で、VITA で規格化されたFPGA用のメザニンカード規格
  • PMC/XMCはI/O とプロセッシング機能が載ることが多いが、FMC ではベースボードに対して A/D 、D/A 等の I/O 機能のみを提供する構成
  • 高速化、多機能化の進む FPGA にほぼ直結し、より高度な信号処理と構成の柔軟さを目指した規格
MPC8641D

MPC8641D

  • Freescale 社製デュアルコアPowerPC プロセッサ
  • 組み込み用途向けPowerPC として現在最高の性能を持つプロセッサ
  • AltiVec をサポートした e600 コアを2つ内蔵し、DDR2 SDRAM 、GbEthernet 、PCI Express 、SerialRapidIO の各種高速インタフェースをサポート
  • 内部アーキテクチャ(MPC8641DDLCRFS.pdf へリンク貼る)
Cell

Cell

  • ソニー、IBM、東芝の3 社により開発されたマルチプロセッサ
  • PlayStation3用として有名な高性能プロセッサ
  • 2スレッド実行と AltiVec をサポートした PowerPC プロセッサと、浮動小数点演算もサポートしているコプロセッサ SPE 8個内蔵しており、コンピューティングリソースの 密度をあげることが可能
  • 性能の高さから、特に IBM のスーパーコンピュータでも採用
T4240

T4240

  • Freescale 社製 12コアQorIQ プロセッサ
  • QorIQ Tシリーズの仮想コア24コアを実装した最高性能のプロセッサ
  • 動作周波数は1.8GHzまで対応
  • マルチスレッド対応64ビットPower Architecture e6500コアには、DSPレベルの浮動小数点演算性能を実現するAltiVecテクノロジを搭載
  • 1Gbps及び10Gbpsの統合Ethernetをサポート
P4080

P4080

  • Freescale 社製 8コアQorIQプロセッサ
  • PCI Expressコントローラポート×3、Serial RapidIOコントローラポート×2を内蔵
  • 動作周波数は最大1.5GHz
  • 8個の拡張されたPower Architecture e500mcコアを搭載
  • 1Gbps Ethernet及び10Gbps Ethernetコントローラをサポート
Core i7 Haswell

Core i7 Haswell

  • Sandy Bridge及びIvy Bridgeに続く第4世代のIntel Coreプロセッサ
  • 消費電力とGPU性能を大幅に改善
  • IntelのUltrabookに使用されている
  • 新たにThunderboltを搭載
GPU

GPU

  • Graphics Processing Unitの略でNVIDIA社やAMD社が有名
  • 元々は3Dの画像処理を行う為のプロセッサとしてグラフィックカードに搭載されていたものがプログラマブルになりGPGPU(General Purpose Graphic Processing Unit)となった
  • NVIDIA社製TESLA K40では2880個のCUDAコアを実装し、1.43TFlopsの最大倍精度浮動小数点性能を実現しており、科学演算や画像処理演算の為、研究機関や大学などで広く利用されている
Virtex-7

Virtex-7

  • Virtex-6の2倍のシステム性能と容量を実現するよう最適化された最高性能のFPGA
  • SSI (スタックドシリコンインターコネクト)テクノロジによって高集積化を実現
  • 最大200万ロジックセル、VCXOコンポーネント、AXI IP、AMSを統合
  • 最大2.8Tb/sのシリアル総帯域幅、最大96個の13.1G GT、最大16個の28.05G GT
  • 5,335GMAC、68Mb BRAM、DDR3-1866対応
Kintex-7

Kintex-7

  • Virtex-6の2倍の対価格性能を実現するよう最適化された新しいクラスのFPGA
  • Virtex-6と同等性能でありながら、コスト・消費電力50%削減を実現
  • 最大478,000ロジックセル、VCXOコンポーネント、AXI IP、AMSを統合
  • 最大32個の12.5G GT
  • 2,845GMACS、34Mb BRAM、DDR3-1866対応
Virtex-6

Virtex-6

  • Virtex-5と比較して最大50%の消費電力低減と20%のコストダウンを実現
  • ロジック用に最適化されたLXT、信号処理用に最適化されたSXT、高速シリアル通信に最適化されたHXTがある
  • 最大6.6Gbpsで動作可能なGTXトランシーバ
  • PCI Express Gen2に対応したインターフェイスブロックを内蔵
  • 10/100/1000 Mb/sイーサネットMACブロックを内蔵
Virtex-5

Virtex-5

  • Virtex-4 と同様、ロジック、信号処理、プロセッサと高速シリアルの各アプリケーションごとに特化したアーキテクチャをとりつつ、より高いパフォーマンスと低消費電力を目指して開発されたFPGA
  • ロジック用のLX、超高性能ロジック用のLXT、信号処理/ シリアル通信用のSXT、高速シリアル通信を備えたFXT シリーズがある
  • より柔軟性の増したロジック、DSP 機能
  • PCI Express エンドポイント内蔵
  • ギガビットイーサネット MAC 内蔵
Virtex-4

Virtex-4

  • Xilinx 社製マルチプラットフォームFPGA
  • ロジック用に最適化されたLX、信号処理用に最適化されたSX、高速シリアル通信に最適化されたFX シリーズがある
  • Virtex-4 はロジック、信号処理、プロセッサと高速シリアルの各アプリケーションごとに特化したアーキテクチャをとることで、それぞれの分野で最高のパフォーマンスと最小の消費電力を達成することを目的として開発
  • 高度なクロック管理
  • 柔軟なメモリ構成
  • 最高で 6.5Gbps のシリアルトランシーバ
  • DSP 機能
FPGA開発手法

FPGA開発手法

  • VHDL/Verilog 言語を使用してFPGA コードをダイレクトに記述する方法: 弊社取り扱いFPGA ボードには、FPGA 開発用の『FPGA デザインキット』が用意されており、含まれるサンプルコードには、ユーザアルゴリズムを実装しやすいようにユーザブロックがVHDL コードで予め準備されているものもある。これによりユーザはユーザブロックのエリアのみ開発する事でFPGA にアルゴリズムを実装する事が可能。
  • MATLAB/SimuLink によるFPGA 開発: VHDL/Verilog 等のFPGA 言語を理解されていないユーザでもFPGA の開発が可能。弊社で取り扱いのFPGA ボードには、MATLAB/SimuLink によるSimuLink モデルから、ダイレクトにFPGA のコードを生成して、FPGA 内部のユーザブロック内にそのFPGA コードを組み込むことを可能にする。
FPDP II

FPDP II

  • ANSI/VITA 17 で標準規格化されている32bit パラレルの高速インタフェース
  • 50MHz ダブルエッジのクロックで最大400MB/sec の転送が可能
  • 組み込みシステム内で使用するものとしては比較的長い(10feet=約3m) ケーブルで 160MB/s の転送を実現していた FPDP のより上位の規格で、転送速度を 400MB/s まで引き上げている
  • リボンケーブルを使用しており、ロイヤリティフリーで構造もシンプルなため、幅広く利用されている
  • 標準化グループ: VITA→FPDP Ⅱ概要はこちら
Serial FPDP

Serial FPDP

  • ANSI/VITA 17.1 で標準規格化。FPDP のプロトコルを踏襲してシリアル化した高速光インタフェース
  • 光ファイバーを使うことによって、10km 以上のデータ伝送に対応した規格
  • FPDP 同様、低レイテンシでリアルタイムデータストリーミングに強い構造で、特にセンサ/プロセッサ間の通信に向いている
  • Serial FPDP は FPDP/FPDP Ⅱがベースになっているので、FPDP/FPDPⅡシステムからのアップグレードも比較的容易
  • 標準化グループ: VITA
Rapid IO

Rapid IO

  • 米国Motorola 社と米国Mercury Systems 社が開発した技術をベースとしたシステム間の相互高速接続アーキテクチャ
  • チップ間、ボード間の接続のために開発された、パケット・スイッチを利用したインタフェース
  • 規格はパラレルインタフェースから始まったが、現在は LVDS の高速シリアル通信をベースとした Serial Rapid IO が主流
  • 標準化グループ:RapidIO
Aurora

Aurora

  • Xilinx 社のRocketIO を使用した、高速でシンプルなシリアル通信リンクレイヤー・プロトコル
  • Xilinx社より無料で提供されている
  • フレーム構成がシンプルなため、オーバーヘッドも低く、またデバイスのリソース使用量も抑えられている
  • Xilinx FPGA間の高速通信に利用されている
LVDS

LVDS

  • TIA/EIA-644 で規格化された差動信号を使用した高速の信号伝送方式
  • +/- の2本の信号を利用して電気信号を伝送する為ノイズの影響を受けない
  • 信号線全体が近接している2本の信号の電位差で信号を伝送すると、同相ノイズ(コモンモードノイズ) の影響が打ち消される為、この種のノイズの影響を最小限にすることが可能
  • その上で、信号の電位差を可能な限り小さくすることで遷移時間を短縮し、高速な通信を実現。また消費電力も小さく押さえられる。
  • 現在の有線での高速通信は、ほとんどがこの技術をベースにしている
  • 規格:TIA/EIA-644
Fibre Channel

Fibre Channel

  • 情報技術規格国際委員会(INCITS) のT11 技術委員会が標準化した、光ファイバを使用したギガビットのネットワーク技術
  • 主にストレージネットワークで利用されているが、コンピュータ間の通信にも利用可能なギガビットクラスのインタフェース規格
  • 現在 4Gbps まで利用されており、8Gbps 、10Gbps 以上の規格も検討中
  • 標準化グループ: INCITS T11
Camera Link

Camera Link

  • 産業用カメラの画像伝送用インタフェースとして米国の自動化イメージング協会Automated Imaging Association によって規格化
  • LVDS をベースとしたデジタルインタフェースで、画像データのほかに設定用のシリアル通信ライン、トリガとしても使える汎用コントロール信号 4bit を 28bit のコネクタに組み込むことで、使い勝手が向上
  • 伝送レートの要求により Base/Medium/Full の3種類のコンフィグレーションが規定されており、現在の技術では最高で 5.4Gbps ( フルHD で秒間 100 フレーム以上) の伝送が可能
  • 標準化グループ:MachineVisio
VxWorks

VxWorks

  • WindRiver 社製リアルタイムオペレーティングシステム
  • 世界でもっともよく使われている組み込み向けリアルタイムOS の一つ
  • 高信頼性が要求される航空・宇宙・防衛の分野で広く使われており、近年では、一般の産業機器や、情報家電の組み込みコンピュータなどにも幅広く用いられている
  • NASAの火星探査機にも使用され、信頼性の高いOSとして知られている
MCOE

MCOE

  • Mercury Systems 社製マルチコンピュータオペレーティング環境
  • Mercury Systems 社製品専用のOS
  • 特に信号処理・画像処理等の大量のデータを複数のプロセッサで処理するために最適化
  • MCOE (Multicomputer Operating Environment) は複数のコンピュータシステムを一つのイメージとして取り扱えるよう、リソース管理・負荷のバランシング・API を提供
RedHawk

RedHawk

  • Concurrent Computer 社製リアルタイムオペレーティングシステム
  • IntelおよびAMDベースのx86システム向けオープン・ソース Linux OSで、CentOS/RHELユーザランドとバイナリ互換の、業界規格、リアルタイム、低レイテンシィに対応
  • ハードリアルタイムおよびソフト リアルタイム環境において必要とされるレスポンスを保証
  • モデリング、シミュレーション、工業機器制御、金融取引、医療用画像処理 などの幅広いアプリケーションに最適で、殆どのプラットフォーム上においてユーザーレベル・ アプリケーションが外部イベントに対して15マイクロ秒以下で応答することを保証
eCos

eCos

  • Cygnus 社が開発し、現在はRed Hat が提供しているオープンソース。ロイヤリティフリー・ライセンスフリーなリアルタイムOS
  • ARM, MIPS, PowerPC, SPARCなどのハードウェアプラットフォームに対応
  • μ ITRON3.0 仕様と互換性のあるAPI を実装
  • RedHat で開発が始まり、現在は eCosCentric 社が有償サポートも提供

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