ソフト・マクロのCPUを使おう！ ――FPGAによるシステムLSI設計の意味
CPUコアをFPGAに内蔵するもう一つの手法は，ソフト・マクロのCPUの活用です．表3にFPGAベンダが提供しているソフト・マクロのCPUを示します．これらはいずれもロイヤリティ（各チップに対する使用料）が不要です．EDAベンダやIPベンダが提供するCPUコアもありますが，コスト的に少量
生産品には向かないので，今回は挙げていません．
Altera社のNiosには32ビットと16ビットの2種類があります．Xilinx社のMicroBlazeは32ビット，PicoBlazeは8ビットです．筆者としては64ビット版など，さらにバリエーションが増えることを希望しています．
ハード・マクロとソフト・マクロを比較すると，見た目にはCPUコアの実装形態の違いしかありません．しかしハードウェア設計時の検討事項を考えると，大きな差が出てきます．ソフト・マクロのCPUを使うときには，次のようなフローになります．
- CPUコアの動作パラメータの設定
- メモリ容量とリソース（FPGA内蔵/外部）の選択
- 必要な周辺I/Oの組み込み，アドレスおよび割り込みレベルの設定
- ピン・アサインの設定
FPGA＋ソフト・マクロCPUの組み合わせの特徴をひと言で言うと，不必要な論理をいっさい組み込まなくてもよいということです．また，ピン・アサインもすべて自由なので，組み込んだ機能を100%動作させるシステムを構築できます．また，最近は大規模なメモリを内蔵したデバイスも出てきているので，欲しい機能のすべてをFPGA内部のリソースで実現可能なケースも出てきました．つまりユーザがまったく自由にカスタマイズできる1チップ・マイコンをミニマム・オーダ1個からでも開発できるということになるのです（図6）．
〔表3〕 FPGA用ソフト・マクロCPU
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開発元
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名 称
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動作
周波数 |
適用
デバイス |
提供される
周辺機能モジュール |
開発キットの
価格 |
| Altera社 | Nios （32ビット，16ビット） |
125MHz | Stratix Cyclone APEX（II） ACEX FLEX |
DMAコントローラ UART SPI PIO メモリ・コントローラ タイマ ほか |
995ドル （評価ボード込み） |
| Xilinx社 | MicroBlaze （32ビット） |
125MHz | Spartan-3 Spartan-II（E） Vertex（-E） Vertex-II Vertex-II Pro |
UART GPIO メモリ・コントローラ タイマ アービタ ほか |
995ドル |
| PicoBlaze （8ビット） |
116MHz | Spartan-II（E） Vertex（-E） CoolRunner-II |
GPIOほか | 無償 |
Altera社の情報 （http://www.altera.co.jp/products/devices/nios/nio-index_j.html）
Xilinx社の情報 （http://www.xilinx.co.jp/xlnx/ xil_prodcat_landingpage.jsp?title=Processor+Central）
〔図6〕FPGAにソフト・マクロのCPUコアを実装して実現した1チップ・マイコン
不要な論理はいっさい組み込まない設計が可能．
