【北京直擊】 過去主打硬體和硬體開發平臺的FPGA廠商賽靈思(Xilinx),為何今年會主推一套軟體開發平臺Vitis 與Vitis AI?原因是什麼?賽靈思在3日舉行亞洲開發者大會時,也透露其背後真正原因,在於加快FPGA應用創新,甚至Xilinx執行長Victor Peng更在會中大談軟體對於FPGA發展的重要性,更將它視為是打造新一代自適應運算(Adaptive Computing)平臺的一大關鍵。

不同於以往熱門FPGA及硬體開發平臺,今年在北京舉行的賽靈思開發者大會,很不一樣,軟體反倒成為了全場最囑目的焦點,不只是有多場演講主題談論都跟軟體開發有關,甚至Victor Peng更在第一天主題演講上宣布,Vitis統一軟體平臺以及Vitis AI正式推出上線,並已開放免費下載。

一開場,Victor Peng就揭露了,該公司近來發展三大戰略方向,資料中心優先(Data Center First)、加速核心市場發展(Accelerate Core Markets),以及驅動自適應運算(Adaptive Computing)。為了朝向這三大目標邁進,Xilinx近年來除了推出採用了Alveo晶片的FPGA加速器,還靠著大舉併購(如Solarflare)積極朝向資料中心布局,甚至從幾年前就開始積極轉型,不再只是一家純硬體公司,更要變身成為一家軟體平臺商。

Victor Peng也細數這些年轉型最重要三大進展,其中前二個都和硬體有關,分別是去年先後推出搶攻AI應用的FPGA加速卡Alveo ,以及專為AI推論設計的Versal產品,惟獨第三個則是今年才推出的一套軟體平臺Vitis,早先,賽靈思已在美國開發者大會正式發布這套產品,但直到今天才正式推出上線,並開放軟體工程師及AI資料科學家來使用,可用它來建立部署各種加速的應用,在賽靈思FPGA或SoC單晶片,甚至是雲端環境。

Vitis其實是由賽靈思自行打造的一套通用軟體開發平臺,該公司藉由多年下來,在FPGA及其他相關硬體上實作軟體開發經驗,一路從前期Vivado設計軟體、 後期OS及韌體SDK、嵌入式應用SDSoC、發展到資料中心平臺SDAccel,以及AI推論加速等,來打造一套可以通吃雲端到邊緣的統一軟體開發平臺。

若以軟體架構來看,Vitis是由不同軟體元件堆疊而成,其中最底部是Vitis目標平臺,中間則有Vitis核心開發套件(Xilinx Runtime、編輯器、分析器等),Vitis加速函式庫(如OpenCV、BLAS、金融),以及最上層的Vitis AI開發工具,透過這些軟體堆疊,來建立統一而且一致性地的開發環境。以開發工具為例,Vitis本身也提供了多種開發工具套件,包含一般常見以及特定領域用的函式庫都有,如視覺與圖像、金融等,共8大函式庫多達400項功能。還支援了軟體開發者慣用程式語言,如C ++等。

另針對特定領域開發環境,Vitis還整合一個Vitis AI開發工具,專門就是幫助AI開發者用於加速AI及機器學習開發,Vitis AI 不只支援主流ML開發框架,如TensorFlow、PyTorch、 Caffe等,還整合多種AI開發套件,包括AI優化器、 AI量化器、AI編輯器,以及AI分析器等,更支援深度學習這一類DSA(專用領域)應用架構的DNN處理器,例如電腦視覺CNN、LTSM及MLP多層感知神經網路。AI科學家能很快利用這些好用框架、開發工具,用來加速AI或DL模型在FPGA上執行,以建立行業所需的特定領域AI應用。

以AI應用開發為例,當使用TensorFlow框架設計與訓練神經網路時,現在AI開發者能夠透過 Vitis AI對於TensorFlow模型優化,再將優化完的AI模型經過編譯之後放進一個可程式化的DNN處理器,並實作在FPGA上,賽靈思表示,相較傳統開發方式,因為是直接對框架進行編譯,可以大大縮短編譯時間,數分鐘內就能完成,因此,可以加快深度學習開發,並且快速更新迭代。除了Vitis AI,Vitis之後也將支援FFmpeg影音編碼格式的Xilinx視訊方案,可用於如基因研究及分析等。

在FPGA上使用Vitis軟體開發的最大好處,賽靈思軟體及AI產品市場規劃副總裁Ramine Roane的回答也很直接,「就是開發速度」,他表示,過去硬體導向開發方式,已無法跟上企業創新速度,即使有提供硬體開發工具,但在開發速度上很難在有突破性增長,「想要加快開發速度,就得要靠軟體,提升開發效率,經由縮短FPGA開發周期,才能趕上AI創新的腳步,」這也是為何賽靈思今年會推出這套軟體平臺的背後原因。

他補充,以前軟體開發人員,要自行在FPGA硬體上開發應用很困難,但是現在推出這個軟體平臺之後,對於軟體人員來說,則是提供了一種以軟體為導向的新開發方式,得以降低FPGA進入門檻。

更進一步,他指出,企業用戶能夠在無須更換製程更先進的CPU前提下,打造出符合行業自身需求的專屬硬體架構,如此一來,才能趕上創新的速度。這也正是賽靈思想要透過可程式化軟體平臺實現的自適應運算架構。

賽靈思軟體及AI產品市場規劃副總裁Ramine Roane強調,「Vitis最大好處,在於能夠經由縮短FPGA開發,跟上AI創新的腳步。」

 

雖然,賽靈思強調Vitis容易上手,即使本人不具備硬體開發的專業知識也能用,但開發者本身仍需具有一定程度的基本概念或硬體知識才行。除此之外,光只有Vitis軟體平臺還不夠,為了要吸引更多來自各地軟體好手加入,賽靈思不只免費開放供人使用,還成立開發者網站(Developer.Xilinx.com),除了在這個網站提供各種實作教學、最新技術文章,開發者也能夠通過這個網站直接向Vitis專家發問,或尋求協助。目前已開放測試。

兩周前Vitis已開始提供下載,賽靈思表示,至今已有超過一千次以上下載,另外,目前在中國、日本、韓國皆已有企業,在自動駕駛領域、5G部署上開始有相關試用案例。如三星、日立、Pony.ai等。

在賽靈思亞洲開發者大會現場,賽靈思也展示如何將常見人臉辨識應用,利用Vitis與Vitis AI軟體工具,現有FPGA硬體上加以實作完成。

 


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