MicroBlazeのMMU有無の違いに よるLinuxとuClinuxの性能比較

第6章
Web
第 2 部　実装編
ハードウェアの設定からフレーム・バッファ・ドライバの実装事例まで
MicroBlaze の MMU 有無の違いに
よる Linux と uClinux の性能比較
鈴木 量三朗
Xilinx 社製 FPGA 向けのソフト・マクロ CPU である MicroBlaze に，
従来からの MMU のない実装に加えて，
MMU を実装可能なバージョンも用意された．そこでここでは，同一 CPU アーキテクチャで，MMU なしの
MicroBlazeにはMMUを使わないuClinuxを，
MMUありのMicroBlazeにはMMUを使うLinuxを走らせ，ハー
ドウェアの規模からカーネルのサイズ，パフォーマンスなどを比較する．
（編集部）
用意することで，アプリケーションを変更せずに動作させ
1．MicroBlaze と FPGA 評価ボード
について
る方法と，MicroBlaze を通して Linux と uClinux の違いに
ついて各方面から比較してみます．
● FPGA 評価ボード
● MicroBlaze とは
今回，MicroBlaze を実装する FPGA 評価ボードとしては，
MicroBlaze は，Xilinx 社製 FPGA で動作するソフト CPU
Spartan-6 を搭 載した SP605（Xilinx 社 ）を用 意しました．
コアで，
CPUに関する各種機能を自由にコンフィグレーショ
写真 1 にボードの外観を，図 1 にブロック図を示します．
ンできます． その機 能の中に，MMU があります．MMU
また，この評価ボード以外に，
を組み込まないことで，FPGA 内で使用する資源を抑えた
・ MMUありとMMUなしのビデオ・デモ用の二つのビッ
μClinux（以下，uClinux）の環境を構築することもできま
ト・ストリーム（Xilinx が SP605 用に用意しているもの
すし，MMU を組み込むことで MMU を使 用する Linux も
を改変）
動作させることができます．
・ファイル・システムを格納するためのコンパクト・フ
uClinux のアプリケーションを構築する際には，uClinux
ラッシュ
が UNIX であることを無視して物理的なペリフェラルを直
を用意しました．
接アクセスするようなコードも書けますが，一般的な Linux
でも使える汎用的なアプリケーションを書くためには，一
工夫が必要です．
今回は，Linux と uClinux で共通に動作するドライバを
2．MicroBlaze を FPGA に実装する
● ビデオ・テスト用の設計を流用
FPGA に MicroBlaze を実装するには，Xilinx が提供する
EDK という設計ツールを使用して，MicroBlaze を含めた
FPGA のデザインを作る必要があります．今回のデザイン
では，SP605 用のビデオ・ テスト用のものをベー スに，
MMUの有無による違いの二つのデザインを作りました．な
お，EDK にはバージョン 12.4 を使用しました．
図 2 に，本システムで使用している VRAM と各 IP コア
の配置を含むメモリ・マップを示します．VRAM はアドレ
ス 0x52000000 から始まり，その領域に 32 ビットの値を書
写真 1　Spartan-6 搭載評価ボード SP605 の外観
80
き込むことで，ディスプレイにドットが表示されます．ディ
MicroBlaze，Spartan-6，フレーム・バッファ・ドライバ，VRAM 空間，map，DirectFB
Mar. 2012