Xilinx Developer Forum 2019 Einheitliche Software-Plattform mit KI-Integration

Das XDF 2019 findet wieder im Fairmont San José statt.
Das XDF 2019 findet auch in diesem Jahr wieder im Fairmont San José statt.

Mit der neuen »Vitis — Unified Software Platform« vereinheitlicht Xilinx die Entwicklung von Software für die adaptive Hardware seiner programmierbaren Logikchips und integriert KI-Funktionen.

Auf dem Xilinx Developer Forum 2019 im kalifornischen San José stellte der Hersteller von programmierbarer Logik seine neue einheitliche Software Plattform unter der Bezeichnung »Vitis« vor. Vitis integriert nun auch Funktionen künstlicher Intelligenz und ermöglicht es einer breiten Palette von Entwicklern — darunter klassische Softwareentwickler und KI-Wissenschaftler — die Vorteile der Anpassungsfähigkeit von Hardwareressourcen zu nutzen. Fünf Jahre und insgesamt 1.000 Personenjahre in der Entwicklung, passt die einheitliche Softwareplattform Vitis die Xilinx-Hardwarearchitektur automatisch an die Software oder den algorithmischen Code an, ohne dass Hardware-Expertise erforderlich ist. Anstatt eine proprietäre Entwicklungsumgebung einzurichten, verbindet sich die Vitis-Plattform mit gängigen Softwareentwicklungswerkzeugen und nutzt eine Vielzahl von optimierten Open-Source-Bibliotheken, so dass sich Entwickler auf ihre Algorithmen konzentrieren können. Vitis ist dabei von der Vivado Design Suite getrennt, die weiterhin für diejenigen unterstützt wird, die mit Hardwarecode programmieren wollen, aber Vitis kann auch die Produktivität von Hardwareentwicklern steigern, indem es Hardwaremodule als softwareaufrufbare Funktionen integriert.
»Bei exponentiell steigenden Rechenanforderungen sind Ingenieure und Wissenschaftler oft durch die feste Beschaffenheit von Silizium eingeschränkt«, erklärt Victor Peng, Präsident und Chief Executive Officer von Xilinx. »Xilinx hat eine einzigartige Umgebung geschaffen, die es Programmierern und Ingenieuren aller Fachrichtungen ermöglicht, sowohl ihre Hard- als auch ihre Software gemeinsam zu entwickeln und zu optimieren, indem sie die Werkzeuge und Frameworks verwendet, die sie bereits kennen und verstehen. Das bedeutet, dass sie ihre Hardwarearchitektur an ihre Anwendung anpassen können, ohne dass neues Silizium benötigt wird.«

Der Vitis-Stack

Die Vitis-Plattform basiert auf einer stapelbasierten Architektur, die sich nahtlos in Open-Source-Standardentwicklungssysteme und Entwicklungsumgebungen einfügt, aber vor allem eine Vielzahl von Standardbibliotheken enthält.
Die Basisschicht ist die Vitis Zielplattform, die eine Platine und vorprogrammierte I/Os beinhaltet. Die zweite Schicht, das so genannte Vitis Core Development Kit, umfasst die Open-Source-Laufzeitbibliothek von Xilinx, um den Datenaustausch zwischen verschiedenen Domänen zu verwalten, einschließlich der Subsysteme, der KI-Engine in der kommenden Versal ACAP-Familie sowie bei Bedarf einen externen Host.  Diese Schicht schließt auch die wichtigsten Entwicklungswerkzeuge wie Compiler, Analysatoren und Debugger ein.  Obwohl Xilinx eine eigene Designumgebung bietet, sind diese Tools so konzipiert, dass sie sich nahtlos in branchenübliche Entwicklungssysteme und -umgebungen integrieren lassen.
In der dritten Schicht befinden sich mehr als 400 optimierte und Open-Source-Anwendungen in acht Vitis-Bibliotheken. Dazu gehören die Vitis Basic Linear Algebra Subprograms (BLAS) Bibliothek sowie die Bibliotheken Vitis Solver, Vitis Security, Vitis Vision, Vitis Data Compression, Vitis Quantitative Finanz, Vitis Datenbank und die Vitis KI-Bibliothek. Diese ermöglichen es Softwareentwicklern, optimierte Funktionen über eine Standard-Anwendungsprogrammierschnittstelle (API) aufzurufen. Xilinx bekennt sich offiziell zu Open Source und stellt seine Software unter einer Apache Lizenz auf GitHub zur Verfügung. Allerdings räumte Ramino Roane, VP Software & AI Product Management bei Xilinx, auf Nachfrage ein: »Unsere Software lässt sich auch ohne Xilinx-Hardware nutzen, dürfte aber ,da sie darauf optimiert wurde, woanders nicht so effizient laufen.«

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Xilinx mit einheitlicher Software-Plattform

Vitis - Unified Software Platform integriert KI-Funktionen.

Vitis Künstliche Intellgenz und domänenspezifische Architekturen

Das vierte und grundlegendste Element der Plattform ist »Vitis AI«, das eine domänenspezifische Architektur (DSA) integriert. Die DSA konfiguriert Xilinx-Hardware so, dass sie mit branchenführenden Frameworks wie TensorFlow und Caffe optimiert und programmiert wird. Vitis AI bietet die Werkzeuge zur Optimierung, Kompression und Kompilierung von trainierten KI-Modellen, die in etwa einer Minute auf einem Xilinx-Chip laufen. Darüber hinaus gibt es auch spezielle APIs für den Einsatz von Edge bis Cloud, alles mit bestmöglicher Inferenzleistung und Effizienz. Xilinx wird in Kürze eine weitere DSA mit dem Namen Vitis Video veröffentlichen, um die Videokodierung direkt aus »FFmpeg« zu ermöglichen. Zu den DSAs, die von Partnerunternehmen erhältlich sind, gehören »Illumina«, das mit GATK für die Genomanalyse integriert ist, und »BlackLynx«, das mit »ElasticSearch« für Big Data Analytics integriert ist, sowie proprietäre DSAs, die derzeit von Kunden eingesetzt werden.

Entwickler-Web-Forum und Verfügbarkeit

Xilinx startet außerdem die neue Entwicklerseite »developer.xilinx.com«, die einen einfachen Zugriff auf Beispiele, Tutorials und Dokumentationen sowie einen Bereich für eine Vitis-Entwicklergemeinde bietet. Die Seite wird von Experten und Interessierten von Xilinx und Vitis verwaltet und soll wertvolle Informationen über die neuesten Vitis-Updates, Tipps und Tricks bieten.
Die einheitliche Softwareplattform Vitis, die Softwareentwicklern die Nutzung anwendungsspezifischer Hardware ermöglicht, ist für Xilinx-Boards kostenlos und steht ab Oktober 2019 zum Download bereit.