エッジからクラウドまで、すべての開発者をサポート

概要

Vitis™ 統合ソフトウェア プラットフォームの概要

 

ソフトウェア開発プラットフォームの概略ブロック図

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
  • AMD の FPGA および Versal™ アダプティブ SoC 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、AMD 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 設計環境での開発は、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、開発キット、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® インターフェイスまたはエンベデッド インターフェイス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、ハードウェアの完全なコンパイルに必要な時間を短縮
プラットフォーム ベースのフローで実現する移植性と再利用性

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 開発キット図

Vitis AI 開発環境

Vitis AI 開発環境は、AMD 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 Caffee 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 アクセラレーション ライブラリ図

Vitis コア開発キット図

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™ API 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 AMD 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、またはアダプティブ SoC 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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ザイリンクス ランタイム図

Vitis ターゲット プラットフォーム図

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、AMD 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 AMD 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。

•AMD 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。AMD 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。


Vitis 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、AMD 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。
  • 使いやすさを誇るハードウェアでのデザイン検証。
Vitis Model Composer

Vitis HLS Flow Diagram

Vitis HLS

Vitis HLS ツールはユーザーが C/C++ で定義した関数を RTL に合成することで、複雑な FPGA アルゴリズムを簡単に作成できます。このツールは、合成/配置配線用の Vivado™ Design Suite およびヘテロジニアス システムの設計や活用のための Vitis 統合ソフトウェア プラットフォームと密接に統合されています。

  • Vitis HLS フローを使用することで、C コードに指示子を適用して目的の実装に応じた RTL を生成できる。
  • C ソース コードからさまざまなデザイン アーキテクチャを構築でき、高品質の RTL を生成できる。
  • C シミュレーションを使用してデザインを検証できるため、通常の RTL ベースのシミュレーションよりもすばやくイテレーションを実行できる。
  • Vitis HLS ツールには、デザインの最適化をサポートするための豊富な解析およびデバッグ機能がある。
開発フロー

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。

  1. 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
  2. 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
  3. 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
  4. エッジ、オンプレミスまたはクラウドで AMD 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

オンプレミスおよびクラウド運用

オンプレミスおよびクラウド運用ブロック図

エッジで運用

エッジ運用ブロック図

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、次のオプションを利用できます。

  • 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
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Vitis-beamforming-acceleration-kernel

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 コマンドは不要です。
  • 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、AMD の Zynq、MPSoC、RFSoC、およびアダプティブ SoC デバイスを使用するエンベデッド プロセッサのソフトウェア 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、AMD 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。

運用 & ソリューション
vck5000

Versal AI エンジン開発

AMD の VCK5000 Versal™ 開発カードは、AMD の 7nm Versal アダプティブ SoC 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、およびレーダーなどのアプリケーションに最適です。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。

VCK5000 の詳細 > 


オンプレミス運用 Alveo カード

オンプレミスで運用

AMD 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。

アクセラレータ カードの選択 >


オンプレミス運用 Alveo カード

Kria SOM で運用

AMD 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。

Kria SOM についての詳細 >


エッジ運用ボード イメージ

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。

AMD 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、最新のアルゴリズム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。

AMD およびパートナーのエッジ プラットフォームを表示 >


エッジ運用ボード イメージ

ブロックチェーン アクセラレーション

Varium C1100 カードの AMD 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、AMD の Varium C1100 カード上で簡単に使用および運用可能です。AMD 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。

Varium C1000 の詳細 >

Vitis ブロックチェーン ソリューションの詳細 > 

記事: ブロックチェーンで開発 >


Amazon EC2 の FPGA

Amazon EC2 の FPGA

クラウドで運用

AMD 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。

AMD 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 AMD 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。

資料

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 つのソフトウェア開発フロー (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。

デフォルト デフォルト タイトル ドキュメント タイプ 日付
開発を始める

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。

AWS Logo

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。

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