# アクセラレーション FPGA アプリケーションの最適化: たたみ込みの例
## 概要
最適化されたアクセラレーション アプリケーションを開発して必要なパフォーマンス目標を達成する手法には、アプリケーションの設計とアクセラレータの開発の 2 つの主な段階があります。
* 第 1 段階では、どのソフトウェア関数を FPGA カーネルでアクセラレーションするか、どれくらい並列処理が達成可能か、どのようにコード記述するかなど、アプリケーション アーキテクチャに関する重要事項を決定します。
* 第 2 段階では、ソース コードを構築し、必要なコンパイラ オプションとプラグマを適用して、パフォーマンス ターゲットを達成するのに必要なカーネル アーキテクチャを作成して、カーネルをインプリメントします。
このチュートリアルでは、ベースライン アプリケーションから開始し、アプリケーションをプロファイリングしてハードウェア アクセラレーションの可能性を調べます。このアプリケーションは、多くのオーディオ/ビデオ形式を再生、トランスコード、多重化および分離、フィルター可能な 2D たたみ込みフィルターを使用して、マルチチャネル RGB ビデオ ストリームを処理します。その後、ホスト プログラムおよびカーネルの両方でさまざまな最適化を実行します。このチュートリアルでは、次の最適化手法を使用します。
* メモリ転送の最適化
* 固定小数点型の適用
* データフローおよびストリーム
* ループ最適化
このチュートリアルでは、『Vitis 統合ソフトウェア プラットフォームの資料』 (UG1416) のアプリケーション アクセラレーション開発フローの [Vitis 統合ソフトウェア プラットフォームでのアプリケーション アクセラレーション手法](https://japan.xilinx.com/cgi-bin/docs/rdoc?v=2020.1;t=vitis+doc;d=methodologyacceleratingapplications.html)の手順に従って、CPU ベースのアプリケーションを最適化された FPGA アクセラレーション デザインに移行します。このチュートリアルを実行する際にこの資料も確認すると、より理解が深まります。
## 開始前の確認事項
このチュートリアルでは、手順を実行するマシンに FFmpeg フレームワークがインストールされている必要があります。ダウンロードして次のコマンドを実行します。
* CentOS の場合:
```
sudo yum localinstall --nogpgcheck https://download1.rpmfusion.org/free/el/rpmfusion-free-release-7.noarch.rpm
sudo yum install ffmpeg
```
* Ubuntu の場合:
```
sudo apt update
sudo apt install ffmpeg
ffmpeg -version
```
このチュートリアルでは、次を使用します。
* BASH Linux シェル コマンド。
* 2020.1 Vitis コア開発キット リリースおよび xilinx\_u200\_xdma\_201830\_2 プラットフォーム。必要であれば、ほかのバージョンおよびプラットフォームを使用するように変更することもできます。
* 多くの手順および変数を含む `Makefile`。`Makefile` の構造および内容については、[makefile の理解](./HowToRunTutorial.md)を参照してください。
> **重要:**
>
> * 例を実行する前に、『Vitis 統合ソフトウェア プラットフォームの資料』 (UG1416) のアプリケーション アクセラレーション開発フローの[インストール](https://japan.xilinx.com/cgi-bin/docs/rdoc?v=2020.1;t=vitis+doc;d=vhc1571429852245.html)の手順に従って、Vitis コア開発キットをインストールしてください。
> * ザイリンクス Alveo™ データセンター アクセラレータ カードでアプリケーションを実行する場合は、[Alveo ポートフォリオ](https://japan.xilinx.com/products/boards-and-kits/alveo.html) ページの手順に従って、カードとソフトウェア ドライバーを正しくインストールしてください。
### チュートリアル リファレンス ファイルの入手
1. リファレンス ファイルを入手するには、ターミナルに `git clone http://github.com/Xilinx/Vitis-Tutorials` と入力します。
2. `convolution-tutorial` ディレクトリに移動し、`design` ディレクトリにアクセスします。
## 次の手順
次の演習では、既存のアプリケーションを FPGA アクセラレーションされたアプリケーションとして最適化するためのベスト プラクティスを説明します。このチュートリアルでは、複数の演習に分けて手法を示します。演習は、次の順序で実行することをお勧めします。
* [元のアプリケーションの評価](RunOriginalCode.md)
* [C アプリケーションから Vitis コア開発キット アプリケーションを作成](baseline.md)
* [メモリ転送の最適化](localbuf.md)
* [固定小数点データ型を使用した最適化](fixedtype.md)
* [データフローを使用した最適化](dataflow.md)
* [順不同キューと複数の計算ユニットの使用](multi-CU.md)
* [複数の計算ユニットを使用した QDMA ストリーミングの使用](qdma.md)
* [ハードウェアでのアクセラレータの実行](RunOnHardware.md)
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