ほんとのほんとの導入編その1. FPGA 開発をはじめるための環境づくり

ようこそ　FPGA の世界へ！

近年、製品開発のキーデバイスとして注目を集めている FPGA。低コスト製品も多くなり、より手軽で身近なものになってきました。そして、FPGA の開発に欠かせないソフトウェアも、現在ではオートメーション化が進み、直感的に使える GUI になっています。
そんな今だからこそ、手軽に FPGA を使ってみませんか？
今回は大手 FPGA メーカーである Altera® 社の FPGA 開発を例に挙げ、開発をはじめるための第一歩にポイントを絞ってまとめてみました。今後 FPGA を使ってみたいと思っている人、もう一度基本に戻りたい人、あるいは〇年ぶりに FPGA に携わる人必見です。

Note:
インテルのプログラマブル・ソリューションズ・グループは、2024年１月インテル企業である Altera® になりました。

なお、この導入編は以下5つのパートでご案内します。

その１． FPGA 開発をはじめるための環境づくり
その２． FPGA 開発をはじめるために準備するもの
その３.　FPGA 開発をはじめるために必要な知識
その４． FPGA 開発の流れ
その５．役立つコンテンツの紹介

こんにちは。マクニカで Altera® FPGA 製品の技術サポートをしているアルテラハナコです。
第1回目である ”その1” では、FPGA の開発には欠かせない “パソコンの環境” についてお話しします。

Altera® の FPGA を開発するためには

Quartus® Prime （クォータス・プライム）と、Questa* - Intel® FPGA Edition （クエスタ・インテル・エフピージーエー・エディション）いうソフトウェア（主にツールと呼びます。）が必要です。まずは、このツールをパソコンにインストールします。

Quartus® II はバージョン 15.1 より、Quartus® Prime と名前を換えてリニューアルされました。ネーミングの変更と性能の向上が行われていますが、ツールの操作性やメニュー名称など UI（User Interface）はほぼ変わりませんので、Quartus® II 向け資料も同様にご活用ください。
各ツールにおけるエディション名の対応は下表をご覧ください。

	[New] Quartus® Prime	Quartus® II
バージョン	15.1 以降	15.0 以前
有償タイプ	Quartus® Prime スタンダード・エディション Quartus® Prime プロ・エディション	Quartus® II サブスクリプション・エディション
無償タイプ	Quartus® Prime ライト・エディション	Quartus® II ウェブ・エディション

では、早速インストール・・・と、その前に、

インストールやその後の操作に必要なパソコン環境を整えておきましょう。

(Questa* - Intel® FPGA Edition と比べ、Quartus® Prime の方がはるかに多くのドライブ空き容量と大きな実装メモリー容量が必要であるため、今回は Quartus® Prime を基準に見ていきます。)

パソコン環境のポイントは次の5つです。
　✔　パソコンのドライブの空き容量
　✔　実装されているメモリーの容量
　✔　CPU
　✔　OS (オペレーション・システム)
　✔　USB ポート

では、ひとつずつ見ていきましょう。

ドライブの空き容量

Quartus® Prime をインストールするパソコンのドライブまたはパーティションには、最低限の空き容量が必要です。なお、Quartus® Prime には “有償料タイプのプロ・エディション、スタンダード・エディション”と、“無償タイプのライト・エディション” の計3つのエディションがあります。

各エディションの違いは、下記ページで確認できます。
ライト、スタンダード、およびプロ・エディションの比較　（メーカーサイト）

各エディションにより必要な空き容量は異なります。

各エディションのダウンロードページにおいて、“Minimum Disk Space for Intel® FPGA Software” セクションを事前確認してください。

✔　Quartus® Prime プロエディションはこちらをご覧ください。
✔　Quartus® Prime スタンダードエディションはこちらをご覧ください。
✔　Quartus® Prime ライトエディションはこちらをご覧ください。

実装メモリー (物理メモリー)

Quartus® Prime で開発するために必要な推奨される実装メモリーの容量が提示されています。

デバイスのファミリーや型番ごとに異なりますので、事前に Release Notes の “ Memory Recommendations” を確認し、必要に応じてメモリーを増強してください。その他、実装メモリーの容量と同等の仮想メモリを設定することも推奨されています。

✔　Quartus® Prime プロエディションはこちらをご覧ください。
✔　Quartus® Prime スタンダードエディションはこちらをご覧ください。
✔　Quartus® Prime ライトエディションはこちらをご覧ください。

CPU

CPU のメーカーや性能（クロック数やコアの数など）に制限はありませんが、64bit タイプであることが条件です。
Quartus® Prime はマルチプロセッサーに対応していますので、使用するパソコンの CPU がデュアルコアやクアッドコアなど複数のコアが搭載されていて、クロックも高速であれば、これにより処理が速くなり、ストレスなくスムーズに作業を進めることができます。もちろんシングルコアでも開発は行えますが、ユーザーによってはフラストレーションが溜まるかもしれません。

OS (オペレーション・システム)

対応する OS は、Windows と Linux です。

Windows OS のエディション、および Linux OS のディストリビューションはこちらで確認してください。

これからもわかるように、現在最新の Quartus® Prime を使用するためには、64bit プラットフォームが必須です。32bit システムにはインストールできませんので注意してください。
(Quartus® Prime Programmer and Tools は特定のバージョン限定で Windows 7 SP1 のみ 32bit と 64bit 両方をサポートしています。インストーラーもそれぞれ別に用意されています。)

USB ポート

Quartus® Prime で設計したデータを Altera® FPGAへ直接ダウンロードする際、パソコン側のインターフェースとしてUSB ポートが1つ必要です。

これで Quartus® Prime および Questa* - Intel® FPGA Edition をインストールするためのパソコン環境が整いました。

続いて、FPGA を開発するにあたって必要なアイテム(準備するもの)を確認しましょう。

ほんとのほんとの導入編その2. FPGA 開発をはじめるために準備するものへつづく

Note:
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ほんとのほんとの導入編 その1. FPGA 開発をはじめるための環境づくり

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