이 사례 연구는 Xilinx에 의해 작성되었으며 원문은 Xilinx의 웹사이트 Powered by Xilinx에 수록되어 있습니다.
한눈에 :
Liquid Instruments는 정밀 측정 및 중력파 검출기 계측 분야의 전문 지식을 갖춘 실험 물리학자와 엔지니어 팀에 의해 설립되었습니다. 이 회사는 과학자, 엔지니어, 학생 및 전문가가 원활하게 데이터를 수집하고, 측정을 실행하고, 실험을 제어하는 데 도움이 되는 기술을 제공합니다.
그림 1: Liquid Instruments의 Moku 제품군은 연구자에게 단일 플랫폼에서 여러 과학 기기를 제공합니다.
슬립폼 공법 선택시 고려사항
Liquid Instruments는 교육, 중간 수준 연구, 고급 연구 등 세 가지 다른 시장 부문을 다루기 위한 기능 세트를 갖춘 소프트웨어 정의 과학 기기 제품군을 구축하고 있습니다. Moku 제품군은 사용자가 제품 기능을 빠르게 변경할 수 있는 소프트웨어와 함께 단일 플랫폼에서 여러 분석 도구를 제공합니다.
Zynq 플랫폼의 프로그래밍 가능 로직을 사용하면 사용자는 오실로스코프, 파형 발생기, 진동수 응답 분석기, PID 컨트롤러, 데이터 로거, 임의 파형 발생기, 스펙트럼 분석기, 락인 증폭기, 위상 계측기, 레이저 락 박스, 디지털 필터 박스 및 FIR 필터 빌더 등을 포함한 １０개 이상의 정밀 기기로 장치를 동적으로 재구성할 수 있습니다.
과제 :
과학 장비는 고가입니다. 연구실에서 13가지 매개변수를 측정하려면 13가지의 서로 다른 도구가 필요합니다. 게다가 점점 더 많은 연구원, 엔지니어, 학생들이 원격으로 협업하면서 각 개인에게 필요한 도구를 갖추는 데 드는 비용은 빠르게 증가할 수 있습니다. Liquid Instruments는 이러한 문제를 인식하고 소프트웨어 정의 하드웨어를 사용하여 여러 도구를 하나로 통합하는 솔루션을 개발하기로 결정했으며, 이를 통해 테스트 및 측정 방식을 혁신하고자 했습니다.해결 방법 :
해결책은 Moku 과학 장비 제품군입니다. Xilinx의 Zynq 플랫폼을 활용하면 사용자는 도구를 동적으로 재프로그래밍하여 사전 정의된 12개 이상의 테스트 및 측정 도구 중 하나로 사용할 수 있습니다.
Liquid Instruments는 Xilinx의 Zynq 7 시리즈 FPGA를 사용하여 처음 두 제품인 Moku:Go와 Moku:Lab을 구축했으며 최근에는 최신 제품인 Moku:Pro를 Zynq UltraScale+ MPSoC 플랫폼으로 전환했습니다.
Liquid Instruments의 마케팅 부사장인 Doug Phillips는 “우리는 Arm 아키텍처의 고도로 통합된 특성과 함께 성능과 유연성 때문에 Xilinx를 선택했습니다.”라고 말했습니다. “이 조합을 통해 우리는 소프트웨어 정의 계측을 플랫폼 수준에서 극대화하여 다양한 시장 부문에 대응할 수 있습니다.”
수석 소프트웨어 설계자인 Ben Coughlan은 “Xilinx는 훨씬 더 성숙하고 지원 도구 및 커뮤니티 측면에서 더 큰 임계 질량을 보유하고 있습니다.”라고 덧붙였습니다. "Xilinx 팀은 우리가 고객을 위한 훌륭한 솔루션을 만들기 위해 많은 어려운 설계 과제를 극복해 왔기 때문에 우리에게 큰 도움이 되었습니다."
Moku 제품은 물리학자, 연구 커뮤니티 및 학부 교육을 대상으로 합니다. Moku 제품군의 각 구성원은 사용자가 장치의 기능을 신속하게 변경할 수 있도록 사전 정의된 기기 세트와 사용하기 쉬운 소프트웨어를 제공합니다.
그림 2 : Moku의 직관적인 소프트웨어 인터페이스를 통해 사용자는 필요한 장비에 맞게 장치를 쉽게 구성할 수 있습니다.
Zynq UltraScale+ MPSoC가 탑재되어 있는 Moku:Pro는 향상된 사양, 새로운 장비 또는 완전히 새로운 기능을 제공하기 위해 무선 업데이트를 받을 수 있습니다. Liquid Instruments는 곧 Moku:Pro에 여러 기기를 서로 연결하여 실행하고 기기를 핫스왑할 수 있는 기능을 출시할 예정입니다. 또한 회사는 사용자가 FPGA를 직접 프로그래밍하여 고유한 신호 처리 알고리즘을 구현하고 자신만의 맞춤형 계측기를 만들 수 있는 새로운 클라우드 기반 도구를 출시할 계획입니다.
Zynq UltraScale+™ 디바이스는 64비트 프로세서 확장성을 제공하는 동시에 그래픽, 비디오, 파형 및 패킷 처리를 위한 소프트웨어 및 하드웨어 엔진과 실시간 제어 기능을 결합합니다. 하드웨어 가속 기능은 동적 기능 교환(DFx)을 비롯한 다양한 기능을 통합하는 데 필요한 처리 능력을 충분히 제공합니다. DFx를 사용하면 FPGA를 즉시 재구성하여 다른 작업을 수행할 수 있습니다. 코플란은 "Moku:Lab을 설계하기 시작했을 때는 DFx를 전혀 고려하지 않았지만, 우연히 발견하게 되었고, 이는 향후 Zynq UltraScale+ 제품군으로 전환하기로 결정하는 데 중요한 요소가 되었습니다."라고 말했습니다.결과 :
현재 Liquid Instruments는 고정 기능 장치를 제공하는 여러 회사와 경쟁하고 있지만 Phillips는 다른 어떤 회사도 동등한 수준의 통합 또는 성능을 제공하지 않는다고 말했습니다.
"고객들은 우리 도구를 사용하여 최첨단 연구를 구축하고 있으며 대부분은 우리 제품이 얼마나 많은 일을 할 수 있는지에 대해 기뻐하고 놀랐습니다."라고 그는 말했습니다. “플랫폼에 넣을 수 있는 도구의 수에는 제한이 없습니다. 우리는 시장과 아이디어에 의해서만 제한을 받습니다.”
Coughlan은 “우리는 Xilinx와 협력하여 매우 만족했습니다. 우리는 Zynq를 우리가 생각했던 것 이상으로 발전시켰으며, 시스템 설계 측면에서도 UltraScale+를 매우 열심히 추진하고 있습니다. 두 제품 모두 우리의 기대를 계속해서 뛰어넘고 있습니다.”
추가 자료 : Xilinx의 Zynq UltraScale+ MPSoC에 대해 자세히 알아보기