[原创] 赛灵思推出革命性统一软件平台，突破软硬件壁垒
2019-10-25
14:00:25
来源: 半导体行业观察
众所周知，赛灵思在硬件方面的实力非常强悍，从FPGA到Zynq SoC再到ACAP，赛灵思所推出的硬件一直备受市场关注。其实在其硬件光芒之下，赛灵思在软件方面上也拥有着巨大的零下优势。从2012年到2019年的7年时间里，赛灵思接连推出了Vivado、SDSoC、reVISION堆栈等开发工具，让软件开发者和嵌入式软件开发者能够使用他么来秦松定义硬件。
但是最近，随着AI的激增、云端一体化、异构计算等趋势的到来，碎片化的应用场景，种类繁多的软件工具，使得业界开始对统一软件平台产生了需求。就此趋势，赛灵思于近日推出了其首款统一软件平台——Vitis，以助力软件上的创新。
新应用引发新需求
伴随着汽车、医疗以及物联网等领域的兴起，数据量也在呈现了指数级的上涨趋势。大量的数据处理也对计算提出了新的要求。但是，新领域的创新的速度远远超过整个芯片的设计速度，有些硬件已经满足不了新的创新需求。在这种情况下，异构计算成为了人工智能时代下的新宠儿。
就目前的异构计算来说，可编程和自适应只能二者选其一。具体来看，有些CPU和GPU是可编程，但这只是软件可编程，而硬件不可编程。而ASSP可能是不可以编程，或者是局部可编程，但它是针对某一种应用场景做出来的产品，不能够自适应。如何将自适应与可编程结合起来，也是赛灵思推出Vitis的动力之一。
从传统的异构上来讲，“CPU＋GPU”或“CPU＋FPGA” 组成的异构架构，可以实现更高的硬件加速性能以及更高的计算效率。另外，通过异构并行计算也可以使软件能够更加充分地使用计算平台资源。而赛灵思在近两年来将其所提倡的自适应计算应用到了异构当中。这对于异构计算来说，将意味着什么？
赛灵思大中华区销售副总裁唐晓蕾介绍道：“自适应的异构和传统的异构不同，赛灵思推出的是一款软件感知架构，可以用场景决定平台，通过软件去实现一些定向动态的应用。在实现了自适应的同时，也能够满足可编程的要求。”ACAP是赛灵思于去年10月份推出的软件自适应计算加速平台，Vitis的出现可以配合ACAP的使用，以助力自适应异构的实现。
赛灵思Vitis平台，解锁软件创新
Vitis平台
构建在基于堆栈的架构之上，该架构可以无缝插入到开源的标准开发系统与构建环境，并利用丰富的优化过的开源
库
，使开发者能够专注于算法的开发。“标准、开放和免费”是Vitis平台的三大关键词。
据悉，赛灵思本次推出的Vitis平台采用的是一些被业界所熟知的标准。其次，Vitis平台的一个重大的创新也在于其开放的程度。据赛灵思软件和人工智能高级经理罗霖介绍，Vitis平台不仅是将该平台中的编译器和调试工具开放给用户，也可以基于用户的脚本，利用Vitis开发工具来完成整个应用的开发。
他指出：“赛灵思的目的是赋能软件开发人员，这是专门针对软件开发人员，让他们在自适应开发平台上去释放他们创新力的开发工具。Vitis把很多东西开源给客户，包括里面的一些库，这些代码完全是开源在上面，用户可以直接用，同时可以修改这些代码进行定制化。”同时，需要强调的是，Vitis平台也是一个免费的平台。
从技术方面上看，Vitis平台可分为四层：基础层是 Vitis 目标平台；第二层称为 Vitis 核心开发套件，覆盖开源赛灵思运行时库，它主要目的是为上层应用把底层硬件细节都抽象掉，包括像终端的处理、生命周期的管理、内存数据的搬运，这些都可以由Xilinx运行时库来处理。同时在该层当中还包含了编译器、分析器和调试器。第三层中，
8个Vitis库
可提供400余种优化的开源应用。针对一些具体的应用，如OpenCV和线性的库，赛灵思已经对其进行了优化，用户在开发应用的时可以直接调用这些库，而不用自己重新用一些底层的语言去实现这些库，从而可以大大加速开发的效率。而Vitis平台的第 4 层，也是最具有变革意义的一层，被称为是
Vitis AI
。据罗霖介绍，
Vitis AI
也是基于Vitis目标的平台，包括核心的开发套件。
综上所述，Vitis是一款统一的软件平台，从云到端、从软件到AI都提供了综合全面的库和模型。在硬件创新速度缓慢的限制下，Vitis的出现让不具备专业知识的软件开发人员能够使用赛灵思的硬件架构，通过软件定义硬件的方式，解锁全员创新。
Vitis AI平台如何实现云到端的分配
针对于目前大热的人工智能领域，赛灵思也通过Vitis平台进行了相关部署。Vitis平台的第四层，Vitis AI也被赛灵思称为是具有变革性意义的一层。
据悉，Vitis AI的底层是业界主流的框架，包括了TensorFlow、Caffe、PyTorch，同时，赛灵思还针对不同的应用，提供了37个不同开源的模型，用户可以直接拿到这些模型用Vitis AI开发套件。Vitis AI的目的是让客户能够高效开发他们神经网络的应用，所以针对具体的DPU，赛灵思也推出了不同的版本，包括了高吞吐量、低延时、多通道等。基于硬件平台直接的库，开发人工智能上层应用软件的工程师可以直接通过C++或者赛灵思的库完成神经网络在赛灵思目标平台上进行高效的部署。罗林表示：“Vitis支持框架编译，模型文件通过Vitis工具处理就可以生成在DPU上的机器代码，编译时间非常短，大概一两分钟的时间即可，可以针对不同的应用、不同的模型去进行编译。”
Vitis AI的出现自然可以在一定程度上解决AI激增和异构计算的痛点，那么，Vitis AI又是如何仅利用一次性的编程，实现自适应调用和计算？
Vitis可以为边缘端和云端提供统一的API，它的运用代码只需要编写一次，在编译的时候只定义一个目标硬件平台，就可以生成针对这个目标硬件平台的代码，就是二进次代码。罗霖介绍道：“以智能摄像头为例——边缘侧采用Zynq-7000处理器的摄像头，云端使用VU9P。用Vitis写上层应用代码是完全一致的，编译以后，Vitis会自动识别下面的硬件配置，例如在Zynq-7000上使用小的DPU，在VU13P上使用规模很大的DPU。”
自适应运算下面就需要自适应的硬件。罗霖表示：“自适应硬件前提是客户应用是有很多不同的应用，赛灵思平台的好处是可以根据客户，根据他们的软件来通过我们的工具来生成高效率的硬件、定制化的硬件来满足他们业务的需求，这也是赛灵思最大的优势。”
Vitis未来的发展
赛灵思在过去当中，也曾推出过多款软件平台。而本次所推出的Vitis的平台是一款极具革命性的产品，这将会为赛灵思带来哪些改变？
唐晓蕾指出：“赛灵思所推出的软件平台都与硬件具有一定的相关性，Vitis可支持28纳米以后的所有的器件。未来如果赛灵思出5纳米，Vitis也一定支持5纳米的器件。”
罗霖则表示：“ACAP一定要使用Vitis进行开发，过去像28纳米或者是16纳米器件还是可以用过去传统方式进行开发，但是ACAP是非常复杂的异构系统，我们相信用Vitis可以给ACAP带来非常大的好处。”同时，他也表示，现有硬件平台就可以使用Vitis，不是一定要等到7纳米的硬件平台才能够使用Vitis。
除此之外，在软硬件协同发展的过程中，Vitis的提升将会结合第三方的IP，以及开源社区等方面。通过软件自适应，加之兼具有AI特性的优势，赛灵思将致力于Vitis与硬件协同作战的供给。二是随着开发者的应用越来越多，赛灵思也将结合用户的需求去提升这个工具的效率。
回顾赛灵思近几年来的发展，结合公司所提出的未来愿景与战略蓝图——打造“灵活应变的智能世界”，赛灵思将超越FPGA的局限，推出高度灵活且自适应的全新处理器及平台产品系列，为用户从端点到边缘再到云端多种不同技术的快速创新提供支持。
从2001年起，赛灵思在他们的产品里就用到一些开源的软件和代码。从2007年起，赛灵思在不同开源项目里开始贡献自己的代码，比如像Zynq、GCC都有很多贡献的代码。罗霖表示：“最近我们把自己训练好的AI模型也完全开放给用户，包括以后AI的工具，包括编译器、优化器、机器人操作系统里都会贡献很多的代码在里面。”
本次公司所推出的Vitis平台，以“突破软硬壁垒，解锁全员创新”为宗旨。希望开发者能够基于赛灵思的软件硬件工具架构突破软件和硬件之间的壁垒，无论是硬件工程师还是软件工程师，都可以通过赛灵思的平台产品去进行创新。从而，在一个开放的环境中实现共赢。
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