适合从边缘到云的所有开发者

概述

Vitis™ 统一软件平台简介

 

软件开发平台简介框图

Vitis 统一软件平台包括:

  • 全面的内核开发套件,可无缝构建加速的应用
  • 完整的硬件加速开源库,针对 Xilinx FPGA 和 Versal ACAP 硬件平台进行了优化
  • 插入特定领域的开发环境,可直接在熟悉的更高层次框架中进行开发
  • 不断发展的硬件加速合作伙伴库和预建应用生态系统
  • Vitis Model Composer 是一款基于模型的设计工具,支持在 MathWorks MATALB® 和 Simulink® 环境中进行快速设计探索和验证,并加速 Xilinx 器件的量产。
  • Vitis Networking P4 允许创建软定义网络。VitisNetP4 数据平面构建器生成的系统可以针对从简单的数据包分类到复杂的数据包编辑的各种数据包处理功能进行编程。

基于平台的流程

无论您是从 PoC、开发板还是自定义开发板进行移植,Vitis 开发都支持平台之间的移植。

基于 Vitis 平台的设计方法提供了众多生产力优势。

  1. 平台重用:在同一平台上互换不同的加速应用。
  2. 应用可移植:跨不同平台轻松移植应用
  3. 仿真时间:使用内核加速协同仿真
  4. 运行时:通过 PCIe 或嵌入式处理主机与器件通信的开源运行时
  5. 系统调试:通过协同仿真完整系统保存完整的硬件编译

  

基于平台的流程可实现可移植性和重用

Vitis 统一软件平台的重要组件

 

Vitis AI 开发套件图

Vitis AI 开发环境

Vitis AI 开发环境是一个专门的开发环境,用于在 Xilinx 嵌入式平台、Alveo 加速卡或云端 FPGA 实例上加速 AI 推断。Vitis AI 开发环境不仅支持业界领先的深度学习框架,如 Tensorflow 和 Caffee ,而且还提供全面的 API 进行剪枝、量化、优化和编译训练过的网络,从而可为您部署的应用实现最高的 AI 推断性能。

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Vitis 加速库

性能优化的开源库,提供开箱即用的加速,对于采用 C、C++ 或 Python 编写的现有应用而言,代码修改极少,甚至不需要修改代码。按原样利用特定领域的加速库,通过修改适应您的需求,或者在您的自定义加速器中用作算法构建块。

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Vitis 加速库图

Vitis Core 开发套件图

Vitis Core 开发套件

完整的图形开发工具和命令行开发工具,其中包括 Vitis 编译器、分析器和调试器,用于构建、分析性能瓶颈问题,调试加速算法,使用 C、C++ 或 OpenCL 进行开发。在您自己的 IDE 中使用这些特性,或者使用独立的 Vitis IDE。


Xilinx RunTime 库

Xilinx 运行时 (XRT) 可促进应用代码(运行在嵌入式 ARM 或 x86 主机上)与加速器(部署在基于 PCIe 的 Xilinx 加速卡、基于 MPSoC 的嵌入式平台或 ACAP 的可重构部分上)之间的通信。它包括用户空间库和 API、内核驱动、电路板实用程序和固件。

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Xilinx RunTime 图

Vitis 目标平台图

Vitis 目标平台

Vitis 目标平台为 Xilinx 平台定义了基本软硬件架构及应用环境,包括外部存储接口、自定义输入输出接口和软件运行时。

  • 对于本地或云的 Xilinx 加速卡,Vitis 目标平台可自动配置 PCIe 接口,这些接口可连接和管理 FPGA 加速器和 x86 应用代码之间的通信 — 无需实现任何连接细节!
  • 对于 Xilinx 嵌入式器件,Vitis 目标平台还包括用于平台上处理器的操作系统、平台外设的引导加载程序和驱动程序,以及根文件系统。您可以为 Xilinx 评估板使用预定义 Vitis 目标平台,也可在 Vivado® Design Suite 中定义自己的 Vitis 目标平台。

Vitis Model Composer 是一款 Xilinx 工具包,支持在 MATALB® 和 Simulink® 环境中进行快速设计探索和验证,并加速 Xilinx 器件的量产。

  • 使用针对 AI 引擎和可编程逻辑的优化模块,创建设计。可视化仿真结果并对其进行分析,然后将得出的结果与使用 MALTAB® 和 Simulink® 生成的黄金参考进行比较。
  • 无缝协同仿真 AI 引擎及可编程逻辑(HLS、HDL)模块。
  • 自动生成代码(AI 引擎数据流程图、RTL、HLS C++)及设计测试台。
  • 在硬件验证设计,具有与无与伦比的易用性。
Vitis Model Composer
开发流程

使用 Vitis™ 软件用于应用加速开发流程

为您在边缘、本地或云的数据和计算密集型应用设计加速器:

  1. 确定应用中需要加速的性能关键部分。
  2. 使用 Vitis 加速库设计加速器,也可使用 C、C++、OpenCL 或 RTL 开发自己的加速器。
  3. 构建、分析和调试,以验证功能正确性并验证是否符合性能目标。
  4. 在边缘、本地或云的 Xilinx 平台上部署加速应用。

本地和云部署

本地和云部署模块图

边缘部署

边缘部署模块图

加速内核

Vitis 支持 PS 或 x86 硬件加速内核,以控制内核。Vitis 应用加速开发流程提供一个框架,用于使用软硬件组件的标准编程语言开发并交付 FPGA 加速应用。对于内核创建,用户可从下面选择:

  • 为 PL 内核编写传统 RTL
  • 使用 Vitis HLS 为 PL 内核执行 C/C++ 编码
  • 面向 PL 和/或 AI 引擎的 Vitis model composer
  • 使用 AI 引擎编译器为 AI 引擎执行 C/C++ 编码
hardware-acceleration-kernels
Vitis-beamforming-acceleration-kernel

此外,Vitis 还支持无 PS 或 x86 的硬件加速内核,以通过控制实现自由运行。自由运行内核没有控制信号端口,不能启停。自由运行内核的“无控制信号”特性会导致以下特征:

  • 自由运行内核没有内存输入输出端口,因此只能通过数据流与主机或其它内核(其它内核可能是普通内核,也可能是另一个自由运行内核)互动。
  • 当 FPGA 由二进制容器 (xclbin) 编程时,自由运行内核开始在 FPGA 上运行,因此无需主机代码的 clEnqueueTask 命令。
  • 当内核开始接收来自主机或其它内核的数据流时,它就开始处理数据流,在没有数据时就停止工作。

使用 Vitis 软件用于应用加速开发流程

Vitis Core 开发套件包括全面的开发工具,可针对 Xilinx Zynq、MPSoC、RFSoC 和 ACAP 器件上的嵌入式处理器设计、调试和部署软件应用。Vitis 嵌入式软件开发特性包括:

  • 导入使用 Vivado® Design Suite 创建的目标平台定义
  • 为单处理器、多处理器及异构处理器系统开发应用
  • 能够为第三方操作系统创建和配置电路板支持包 (BSP)
  • 电路板初启与固件开发
  • 系统级性能分析与基准测试
  • 异构嵌入式系统的实时调试与跟踪

了解更多有关 Xilinx 嵌入式软件架构的信息。

部署与解决方案
vck5000

Versal AI 引擎开发

Xilinx® VCK5000 Versal® 开发卡采用 Xilinx 7nm Versal ACAP 架构,非常适合 5G、DC 计算、AI、信号处理、雷达等。特定领域的架构可在实现软件可编程性的同时,带来极高的计算能力。使用 AI 引擎将您的应用提升到全新的层面,并使用 Vitis 高层次抽象 API 及其库启动开发。

了解更多有关 VCK5000 的信息 > 


本地部署 Alveo 卡

本地部署

Xilinx® Alveo™ 数据中心加速器卡旨在满足现代数据中心不断变化的需求,为常见的工作负载(包括机器学习推断、视频转码和数据库搜索与分析)提供比 CPU 高 90 倍的性能。

Vitis™ 软件开发平台可帮助应用开发者与软硬件开发者等利用 Alveo 加速卡的强大功能来满足其应用对计算、网络和存储的苛刻要求。

选择加速器卡 >


本地部署 Alveo 卡

Kria SOM 开发

您现在可以在 Xilinx Kria SOM 上运行经过认证的 Ubuntu Linux。了解如何在熟悉的 Ubuntu 环境轻松下载、编译、运行和修改选择广泛的 Vitis-AI 示例。

了解更多有关 Kria SOM 的信息>


边缘部署开发板图像

边缘开发

生活中所产生的数据正不断呈爆炸式增长,因此越来越需要将计算力移到更靠近数据产生的地方,这样才能满足 IIoT、自动驾驶、医学成像及监控等性能关键型应用的响应时间、功耗以及成本目标。

Xilinx 嵌入式平台正在实现差异化与电源效率都很重要、系统必须非常灵敏而且需要快速部署最新算法及传感器的应用。

浏览 Xilinx 和合作伙伴边缘平台 >


边缘部署开发板图像

区块链加速

Xilinx Varium C1100 卡上的区块链解决方案基于 Vitis 库,是一款创造性的区块链解决方案,集成全球流行的开源软件,其支持 C++ 编程,在 Xilinx Varium C1100 卡上使用和部署都很便捷。使用 Xilinx Vitis 工具在 Varium™ C1100 卡上携带区块链解决方案。

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技术文章:区块链开发 >


Amazon EC2 上的 FPGA

Amazon EC2 上的 FPGA

云部署

Xilinx 平台可在降低总体拥有成本的同时,满足现代数据中心工作负载不断变化的需求,如深度学习、视频转码、大数据分析、基因组学、压缩、需要高带宽的网络安全与搜索、增强的网络连接以及通过 CPU 和 GPU 备选方案实现的极高计算能力。

世界各地的所有开发者现在都可通过公共云服务提供商(如 Amazon AWS)广泛访问 Xilinx FPGA。 使用 Vitis,您可在继续使用熟悉的编程语言(如 C 和 C++)进行开发的同时,在云端充分利用 Xilinx FPGA 的强大功能。此外,您还可以在更广泛的云计算市场发布您的 FPGA 加速应用,并通过您的解决方案获得盈利。

技术文档

Vitis 统一软件平台文档

Vitis™ 统一软件平台文档为面向以下两种软件开发流程使用 Vitis 提供支持:应用加速开发和嵌入式软件开发。

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开始设计

使用 Vitis 在云端开发

在云端使用 Vitis 统一软件平台开发加速应用,无需本地软件安装,也不需要预先购买所需的硬件平台(即付即用)。立即登录启动开发。

AWS 徽标

在 AWS 市场使用 FPGA Developer AMI 访问 Vitis 工具。该亚马逊机器实例 (AMI) 包含通过 F1 实例开发、仿真、调试和编译加速算法所需的一切,无需安装本地软件。

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Vitis 目标平台

注: Alveo 目标平台 2020.1 与 Vitis 工具 2020.2 兼容

如需查看有关如何为 Vitis 创建自定义嵌入式目标平台的说明,请参见 Vitis 嵌入式软件开发用户指南 UG1400

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