エッジからクラウドまで、すべての開発者をサポート
Vitis™ 統合ソフトウェア プラットフォームの概要
Vitis 統合ソフトウェア プラットフォームの内容
- アクセラレーション アプリケーションをシームレスに構築するための包括的なコア開発キット
- ザイリンクスの FPGA および Versal ACAP ハードウェア プラットフォーム向けに最適化された、ハードウェア アクセラレーション用の豊富なオープンソース ライブラリ
- 使い慣れた高レベルのフレームワークを利用して直接開発できる、プラグイン タイプのドメイン特化開発環境
- 今後さらに拡大する、ハードウェア アクセラレーション パートナー提供のライブラリおよび構築済みアプリケーションのエコシステム
- Vitis Model Composer は、MathWorks MATLAB® および Simulink® 環境内での効率的なデザイン試行を可能にするモデルベースの設計ツールで、ザイリンクスのデバイスをベースとする迅速な製品化をサポートします。
- Vitis Networking P4 では、ソフトウェア定義ネットワークを構築できます。VitisNetP4 データ プレーン ビルダーでは、単純なパケット分類から複雑なパケット編集まで幅広いパケット処理機能をプログラムできるシステムを生成します。
プラットフォーム ベース フロー
Vitis 開発ボードは、異なるプラットフォーム間の移植性をサポートしているため、PoC、開発ボード、カスタム ボードからの移植が可能です。
Vitis プラットフォームを使用する設計手法は、さまざまなメリットをもたらし、生産性の向上につながります。
- プラットフォームの再利用性: 同じプラットフォーム上で異なるアクセラレーション アプリケーションを入れ替え可能
- アプリケーションの移植性: 最小限の操作で、異なるプラットフォーム間でアプリケーションを移植可能
- シミュレーション時間: カーネルを使用する協調シミュレーションの高速化
- ランタイム: オープンソースのランタイムを使用して、PCIe 経由でホストとデバイス間の通信を制御
- システム デバッグ: システム全体の協調シミュレーションによって、全ハードウェア コンパイル時間を短縮
Vitis™ 統合ソフトウェア開発プラットフォームの重要なコンポーネント
Vitis AI 開発環境
Vitis AI 開発環境は、ザイリンクスのエンベデッド プラットフォーム、Alveo アクセラレータ カード、またはクラウド内の FPGA インスタンスで AI 推論を高速化するための開発環境です。Vitis AI 開発環境は、Tensorflow や Caffe など最先端の深層学習フレームワークをサポートし、包括的な API を提供します。この Vitis AI は、トレーニング済みのネットワークをプルーニング、量子化、最適化、およびコンパイルし、運用するアプリケーションの AI 推論性能を最大化します。
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Vitis アクセラレーション ライブラリ
C、C++、または Python で記述された既存アプリケーションに最小限のコード変更を加えるだけで高速化を可能にする、アクセラレーションに最適化されたオープンソース ライブラリです。ドメイン別のアクセラレーション ライブラリをそのまま利用することも、要件に合わせて変更することも、さらには独自のアクセラレータでアルゴリズム構築ブロックとして使用することもできます。
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Vitis コア開発キット
Vitis コンパイラ、アナライザー、デバッガーなどを含み、GUI およびコマンドラインで利用可能な包括的な開発ツールです。C、C++、または OpenCL で開発されたアクセラレーション アルゴリズムの構築、性能ボトルネックの分析、デバッグが可能です。これらの機能は自身の IDE 内でだけでなく、Vitis IDE スタンドアロンでも利用できます。
ザイリンクス ランタイム ライブラリ
ザイリンクス ランタイム ライブラリ (XRT) は、アプリケーション コード (エンベデッド Arm または x86 ホストで実行) と、PCIe ベースのザイリンクス アクセラレータ カード、MPSoC ベースのエンベデッド プラットフォーム、または ACAP のリコンフィギャラブル部分に含まれるアクセラレータとの通信を容易にします。ユーザー スペース ライブラリと API、カーネル ドライバー、ボード ユーティリティ、ファームウェアが含まれます。
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Vitis ターゲット プラットフォーム
Vitis ターゲット プラットフォームは、外部メモリ インターフェイス、カスタム入力/出力インターフェイス、ソフトウェア ランタイムなど、ザイリンクス プラットフォームのハードウェアやソフトウェアのベース アーキテクチャおよびアプリケーション コンテキストを定義します。
- オンプレミスまたはクラウドでのザイリンクス アクセラレータ カードの場合、Vitis ターゲット プラットフォームは FPGA アクセラレータと x86 アプリケーション コード間を接続して通信を管理する PCIe インターフェイスを自動構成します。設計者が細かい接続を構成する必要はありません。
- ザイリンクスのエンベデッド デバイスの場合、Vitis ターゲット プラットフォームには、プラットフォーム上のプロセッサ用オペレーティング システム、プラットフォーム ペリフェラル用ブートローダーとドライバー、およびルート ファイル システムも含まれます。ザイリンクスの評価ボード用にあらかじめ定義された Vitis ターゲット プラットフォームを使用できますが、Vivado® Design Suite で独自に定義することも可能です。
Model Composer は、MATLAB® および Simulink® 環境内での効率的なデザイン試行を可能にするモデルベースの設計ツールで、ザイリンクスのデバイスをベースとする迅速な製品化をサポートします。
- AI エンジンとプログラマブル ロジックをターゲットとする最適化されたブロックを使用してデザインを作成する。シミュレーション結果を視覚化して分析し、MALTAB® および Simulink® を使用して生成されたゴールデン リファレンスと出力を比較する。
- AI エンジン ブロックとプログラマブル ロジック (HLS、HDL) ブロックの協調シミュレーションをシームレスに実行する。
- デザインのコード (AI エンジンのデータフロー グラフ、RTL、HLS C++) とテストベンチを自動生成する。
- 圧倒的な使いやすさを誇るハードウェアでのデザイン検証
アプリケーション アクセラレーション開発フローに Vitis™ ソフトウェアを使用する
エッジ、オンプレミス、またはクラウドでデータ量が多く演算負荷の高いアプリケーション向けのアクセラレータを設計します。
- アプリケーションにおいて高速化が必要な部分を特定する
- Vitis アクセラレーション ライブラリを使用してアクセラレータを設計する、または C、C++、OpenCL、RTL で独自開発する
- 構築、解析、デバッグを実行して機能の正当性を検証し、性能目標に達していることを検証する
- エッジ、オンプレミスまたはクラウドでザイリンクス プラットフォームを使用したアクセラレーション アプリケーションを運用する
アクセラレーション カーネル
Vitis では、カーネル制御用の PS や x86 を搭載したハードウェア アクセラレーション カーネル サポートしています。Vitis アプリケーション アクセラレーション開発フローは、標準プログラミング言語を使用してソフトウェアおよびハードウェア コンポーネントの FPGA アクセラレーション アプリケーションを開発および展開するためのフレームワークを提供します。カーネルを構築するにあたって、ユーザーには次のオプションがあります。
- PL カーネル用に従来の RTL 記述
- PL カーネル用に Vitis HLS を使用する C/C++ コーディング
- PL や AI エンジン用に Vitis Model Composer
- AI エンジン用に AI エンジン コンパイラを使用する C/C++ コーディング
Vitis では、制御用の PS や x86 を使用しないフリーランニングのハードウェア アクセラレーション カーネルもサポートしています。フリーランニング カーネルには制御信号ポートがないので、開始または停止できません。このフリーランニング カーネルの制御には、次のような特徴があります。
- フリーランニング カーネルにはメモリ入力または出力ポートがないので、ホストまたはその他のカーネル (標準カーネルまたは別のフリーランニング カーネル) とはストリームを介してしか通信できません。
- FPGA がバイナリ コンテナー (xclbin) によりプログラムされると、フリーランニング カーネルが FPGA で開始されるので、ホスト コードからの clEnqueueTask コマンドは必要ありません。
- カーネルがホストまたはその他のカーネルからストリーム データを受信開始するとすぐに処理し、使用可能なデータがなくなると停止します。
エンベデッド ソフトウェア開発フローに Vitis ソフトウェアを使用する
Vitis コア開発キットには、ザイリンクスの Zynq、MPSoC、RFSoC、および ACAP デバイス上のエンベデッド プロセッサ向けソフトウェア アプリケーションを設計、デバッグ、運用するための包括的なツールが含まれています。Vitis エンベデッド ソフトウェア開発には次のような特長があります。
- Vivado® Design Suite で作成したターゲット プラットフォームの定義をインポートできる
- シングル、マルチプロセッサ、ヘテロジニアス プロセッサ システム向けのアプリケーション開発ができる
- サードパーティ OS 用のボード サポート パッケージ (BSP) を作成および構成できる
- ボード開発とファームウェア開発をサポートする
- システム レベルの性能の解析およびベンチマーキングが可能
- ヘテロジニアス エンベデッド システムのリアルタイム デバッグおよびトレースが可能
詳細は、ザイリンクス エンベデッド ソフトウェア インフラストラクチャをご覧ください。
Versal AI エンジン開発
ザイリンクスの VCK5000 Versal® 開発カードは、ザイリンクスの 7nm Versal ACAP アーキテクチャを採用しているため、5G、DC コンピューティング、AI、信号処理に最適です。ドメイン特化アーキテクチャ (DSA) により、ソフトウェア プログラマビリティを備えながら、高い計算能力を実現できます。Vitis の抽象度の高い API と関連ライブラリを利用して、AI エンジンを活用した次世代アプリケーション開発を始めましょう。
オンプレミスで運用
ザイリンクスの Alveo™ データセンター アクセラレータ カードは、常に進化し続けるデータセンターの要件にすばやく対応するために開発されました。機械学習の推論、数理ファイナンス、ビデオ トランスコーディング、データベース検索/分析などの一般的なワークロードに対して CPU の最大 90 倍の性能を提供します。
アプリケーション、ソフトウェア、およびハードウェア開発者は、Vitis™ ソフトウェア開発プラットフォームを利用することで、Alveo アクセラレータ カードの機能を最大限に活用できるようになり、アプリケーションで求められる厳しい演算性能、ネットワーク、ストレージ要件を満たすことができます。
Kria SOM で運用
ザイリンクス Kria SOM 上で認定済み Ubuntu Linux を実行できます。使い慣れた Ubuntu 環境を離れることなく、Vitis AI サンプルをダウンロードして、コンパイル、実行、修正を簡単に行うことができます。
エッジで運用
生成されるデータが爆発的に増加するにつれて、IIoT、自動運転、医用画像処理、監視システムなどの性能重視アプリケーションでは応答時間、消費電力、およびコスト要件を満たすために、データ ソースと演算機能を近づける必要性が高まってきました。
ザイリンクスのエンベデッド プラットフォームを利用することで、差別化を重視し、電力効率とリアルタイム性が高く、最新のアルゴリズやセンサーを迅速に導入できるアプリケーション開発が可能になります。
ブロックチェーン アクセラレーション
Varium C1100 カードのザイリンクス ブロックチェーン ソリューションは、Vitis ライブラリ ベースのすぐに使えるブロックチェーン ソリューションです。世界中で人気の C++ コーディング オープンソース ソフトウェアが統合されており、ザイリンクスの Varium C1100 カード上で簡単に使用および運用可能です。ザイリンクスの Vitis ツールを使用して Varium™ C1100 カードにブロックチェーン ソリューションを実装できます。
記事: ブロックチェーンで開発 >
クラウドで運用
ザイリンクスのプラットフォームは、深層学習、ビデオ トランスコーディング、ビッグデータ解析、ゲノム解析、圧縮、ネットワーク セキュリティ/検索などといったデータセンター ワークロードの要求の変換に柔軟に対応するために開発され、総保有コスト (TCO) を抑えながら、CPU や GPU を使用するソリューションよりも広帯域幅、拡張ネットワーキング、高性能コンピューティング機能を提供します。
ザイリンクス FPGA は今や、Amazon AWS などのパブリック クラウド サービス プロバイダー経由ですべての開発者がどこからでも利用できるようになりました。Vitis 環境を利用することで、C や C++ などの使い慣れたプログラミング言語で開発しながら、クラウドでザイリンクス FPGA の高度な機能を使いこなすことができます。また、FPGA をベースに構築したアクセラレーション アプリケーションをクラウド マーケットプレイスに公開すれば、ソリューションの収益化にもつながります。
Vitis 統合ソフトウェア プラットフォームの資料
Vitis™ 統合ソフトウェア プラットフォームの資料では、2 つのソフトウエア開発フロー (アプリケーション アクセラレーション開発、エンベデッド ソフトウェア開発) それぞれについて Vitis を使用する際のサポートを提供しています。
アクセラレーション アプリケーションを開発
Vitis™ 統合ソフトウェア プラットフォームを使用してアプリケーションを構築し、高速化するための 6 つのステップ
ソフトウェアをダウンロードして、関連資料とトレーニングにアクセスする
クラウドで Vitis を使用する開発
クラウド上で Vitis 統合ソフトウェア プラットフォームを使用してアクセラレーション アプリケーションを開発します。この場合、ローカル エリアにソフトウェアをインストールしたり、ハードウェア プラットフォームの事前購入が不要になります (従量課金制)。今すぐログインして開発を開始できます。
FPGA Developer AMI を使用して、Vitis ツールへアクセスします。AMI (Amazon Machine Instance) には、F1 インスタンスでアクセラレーション アルゴリズムを開発、シミュレーション、デバッグ、およびコンパイルする際に必要なものがすべて含まれています。ローカル ソフトウェアのセットアップは不要です。
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Vitis ターゲット プラットフォーム
注記: 2020.1 の Alveo ターゲット プラットフォームは、2020.2 の Vitis ツールと互換性があります。
Vitis を使用してカスタム エンベデッド ターゲット プラットフォームを構築する方法は、Vitis エンベデッド ソフトウェア開発ユーザー ガイド (UG1416) を参照してください。
ビデオ チュートリアル
ウェブセミナー
Vitis を使用した高性能エンベデッド ビデオ解析
ZCU104 評価ボードの VCU、DPU、および PL を使用して、ビデオ解析のサンプル アプリケーションを構築して実行する方法を学びます。
Ultra96-V2 開発ボードを使用する設計ガイド
Vitis 環境で Ultra96-V2 開発ボードを使用する開発方法を学ぶことができます。
設計手法
このウェビナーでは、まずアクセラレーション アプリケーションの設計手法について説明し、C/C++ を使用して高性能カーネルを開発するためのベスト プラクティスを紹介します。
Vitis ライブラリを使用して Alveo U50 でワークロードを高速化
このウェビナーでは、Vitis ライブラリを使用してアクセラレーションのサンプル アプリケーションを構築して実行する方法を学ぶことができます。
Vitis を利用してアプリケーションを実現
このウェビナーでは、Vitis 環境について説明し、ザイリンクスのプラットフォーム上でエンベデッド ソフトウエアおよびアクセラレーション アプリケーションの開発を実現する方法を説明します。
Vitis 統合ソフトウェア プラットフォームの紹介 (日本語字幕)
高まり続ける要求にハードウェアはどのように対応できるでしょうか。ザイリンクスの新しい統合ソフトウェア プラットフォーム「Vitis」を利用したハードウェア アクセラレーションについて説明しています。
Vitis アクセラレーション ライブラリを使用する開発
このウェビナーでは、ザイリンクスが提供する抽象化レベルについて説明し、Vitis ライブラリを使用する開発のウォークスルー デモを通じて実際の性能メリットをご覧いただけます。