賽靈思發布 Vitis 統一軟件平臺,支持從邊緣到云端的全域開發
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近日,全球自適應計算芯片領導廠商賽靈思(Xilinx,Inc.)在北京推出一款名為「Vitis」的統一軟件平臺。據了解,該平臺構建在基于堆棧的架構之上,包含目標平臺、核心開發套件、加速庫和 DSA(特定領域應用)開發環境等一套豐富的工具庫,為云端、邊緣和混合計算應用加速提供了一個所有開發者均可應用的「一站式」軟件平臺,從而將其自適應計算的威力推向全域開發者。

在溝通會上,賽靈思公司大中華區銷售副總裁唐曉蕾、賽靈思軟件和人工智能高級經理羅霖對新款 Vitis 統一軟件平臺進行陳述,并且提到,這一軟件不限于使用專有開發環境,插入到通用的軟件開發中,并利用豐富的優化過的開源庫,使開發者能夠專注于算法的開發。

簡單地說,Vitis 軟件平臺主要從四個功能為用戶的硬件開發提供支持:

1、基礎層是 Vitis 目標平臺

正如開頭所言,Vitis 軟件平臺構建在基于堆棧的架構之上。而 Vitis 目標平臺作為基礎層,由電路板和預編程 I/O 所構成,其定義了賽靈思平臺的基本軟硬件架構及應用環境,包括外部存儲接口、自定義輸入輸出接口和軟件運行時。對于本地或云端的賽靈思卡,Vitis 目標平臺可自動配置 PCle 接口,這些接口可以連接及管理 FPGA 加速器與 x86 應用代碼之間的通信。對于賽靈思嵌入式器件,Vitis 目標平臺還提供了用于平臺上的處理系統、用于平臺外設的引導加載程序和驅動程序,以及根文件系統。

2、全面的核心開發套件。它不僅擁有賽靈思運行時庫(Xilinx Runtime,簡稱 XRT),以管理不同域間的數據移動,包括子系統和即將發布的 Versal ACAP 內的 AI 引擎和必要的外部主機。此外,它還為用戶提供編譯器、分析器和調試器等核心開發工具,目的是能與業界主流的標準系統和開發環境進行無縫集成。

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3、完整的硬件加速開源庫。目前,Vitis 軟件平臺擁有包括 Vitis AI 庫、Vitis BLAS(基本線性代數子程序)庫、Vitis 數據壓縮庫、Vitis 視覺庫、Vitis 求解器庫、Vitis 計量金融庫、Vitis 數據庫集和 Vitis 安全庫共 8 個 Vitis 庫。

這些庫共提供超過 400 種開源應用,并針對硬件進行了優化,借助這些庫,軟件開發者可以使用標準的應用編程接口(API)來實現硬件加速。

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4、最具有變革意義的 Vitis AI

羅霖在演講中提到,客戶的應用場景是非常多樣且碎片化的,客戶們針對不同場景的開發成本,已經變得越來越高。他舉了一個例子,稱目前 Vivado 是賣三四千美金,主要是硬件,用工具本身大概節省了幾千美金的開銷。這幾千美金對于一些個人開發者或者對于一些中小企業的話,是非常有利的一個成本。更廣義來說,人力和時間成本是更為重要的,針對一個項目要有多少工程師,用多少時間去完成這樣的項目,這才是最貴的。

所以,賽靈思宣布其 Visis AI 將支持特定領域的開發環境,這是 Vitis 統一軟件平臺最具有代表性的一個功能。據悉,DSA 提供了針對 AI 模型的硬件實現,開發者可以使用包括 TensorFlow 和 Caffe 等業界領先框架對其進行配置與編程。Vitis AI 提供的工具鏈能在數分鐘內完成優化、量化和編譯操作,可以在賽靈思器件上高效地運行預先訓練好的 AI 模型。此外,Vitis AI 也為從邊緣到云端的部署提供了專用 API,實現業界一流的推斷性能與效率。

事實上,對于普通軟件開發人員而言,現階段的異構計算體系結構存在的一個問題就是,開發難度很大。開發人員必須懂得大量硬件專業知識,才有機會借助硬件進行系統開發。

如今,賽靈思通過 Vitis 解決了這個問題。賽靈思表示,Vitis 軟件平臺支持異構系統架構,包括 Zynq SoC,MPSoC 和 Versal ACAP 等。Vitis 能夠讓開發者在無需深入掌握硬件專業知識的情況下,即可通過軟件或算法代碼來自動適配,旨在充分釋放賽靈思自適應計算硬件的潛力,讓除硬件外的軟件設計者,數據科學家等均能借此加速創意到現實的。

Xilinx 大中華區銷售副總裁唐曉蕾對包括機器之心在內的少數媒體表示,異構計算勢必是大勢所趨,但「異構計算需求的人往往都是軟件工程師,我們希望通過Vitis去幫他們解決這種技術瓶頸,這是我們公司一個最大的愿望。」

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   賽靈思大中華區銷售副總裁唐曉蕾

她強調,Vitis 軟件平臺最大的優勢,是可以根據客戶的軟件來通過 Vitis 平臺生成高效率的終端,滿足其業務的需求。另外,Vitis 也解決了統一云端與邊緣計算不同場景下的代碼部署問題,支持軟硬件開發者更有效地利用所有可用的計算資源,從而大幅提高開發效率。

眾所周知,FPGA 是賽靈思的核心產品,從 28nm 工藝開始,該公司就一直在推廣和使用一套 Vivado 設計工具,主要針對硬件開發者和具有一定硬件知識的軟件開發者。所以,賽靈思此次發布的 Vitis 統一軟件平臺,在業內人士看來,這像是「從硬到軟」的一個重要變化。

賽靈思軟件和人工智能高級經理羅霖對機器之心表示,盡管整個技術在不斷發展,但從端到云,針對不同的使用場景,軟件碎片化太過于嚴重,面對業界對靈活多變硬件算力的渴求,軟件定義硬件或將成為未來趨勢,而賽靈思的自適應架構正適合當下的開發環境,這或許是 Vitis 統一軟件平臺在此刻發布的重要原因之一。

但同時,賽靈思也指出,這次發布并不是「從硬到軟」的轉型,「我們還是做硬件、做平臺的公司,我們只是突破了太專注于硬件開發的局限」唐曉蕾表示。

賽靈思認為 Vivado 和 Vitis 平臺是相輔相成的。用一句話來描述,Vivado 是用來做硬件,Vitis 是用來做軟件的。但因為軟件總要運行在特定的硬件平臺上,所以兩者關系既是互相獨立,又擁有輔助關系。

與此同時,最近有許多產業人士都開始討論一個非常殘酷的話題:摩爾定律是不是走到了極限?

盡管技術在不斷推陳出新,但從 28nm 到 16nm,再到 7nm 的制程工藝發展就可以看出一點端倪,隨著整個半導體產業的快速演變,摩爾定律是否還有效,逐漸成為非常有爭議的疑問之一。若摩爾定律真的走到了盡頭,誰又會成為半導體快速變化下唯一可依賴的產品呢?

賽靈思給出的答案就是 Vitis 統一軟件平臺。羅霖表示,其支持包括從 28nm 開始的器件,所有器件都可以使用,隨著技術不斷升級,Vitis 軟件平臺將支持更加先進的硬件。

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賽靈思認為,即使摩爾定律失效,Vitis 軟件平臺仍是唯一不變且值得依靠的。有端側,有邊緣側,有云端的,有針對不同的 Runtime,有針對不同應用底層的硬件的 shell,包括超低延時,有超高吞吐量的,有多通道的,還有針對 STM、MLP 的,Vitis 通通都支持,該軟件平臺是高度適應的。

另外,Vitis 支持 TensorFlow、Caffe、PyTorch 等 AI 框架。開發者過去使用這些平臺開發的模型,并不需要更改代碼,只需在重新編譯中設置環境參數,即可獲得新的部署模型。

根據機器之心的了解,賽靈思 Vitis 統一軟件平臺是該公司 1000 人年、歷時 5 年研發的結果。目前,Vitis 軟件平臺代碼已在 GitHub 平臺上開源,完全是免費和開放的。

1000 位賽靈思員工研發的背后,是他們對創新的渴望。唐曉蕾表示,這種開源并不是希望代碼開放,而是希望包括客戶在內,可基于這樣一個開放平臺把終端做得更加開放,擁抱更多開發者,在標準的環境和 API 下形成生態圈,加速人工智能、云計算等廣泛領域的創新者。

此外,賽靈思還興奮地宣布賽靈思開發者社區的開通,其網址是:Developer.Xilinx.com (http://developer.xilinx.com/),該社區致力于將開發人員與各個學科的專家聯系起來,并將免費提供這些專家的項目

原創: 林志佳 機器之能

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