Vitis™ アプリケーション アクセラレーション開発フロー チュートリアル

アクセラレーション FPGA アプリケーションの最適化: ブルーム フィルターの例

バージョン: Vitis 2021.2

概要

FPGA 上でアプリケーションをアクセラレーションする手法は、複数の段階で構成されます。

• アプリケーションの設計: どのソフトウェア関数を FPGA カーネルにマップするか、どれくらい並列処理が必要か、どのように適用するかなど、アプリケーションのアーキテクチャに関する重要事項を決定します。

• パフォーマンス目標を達成するためのアクセラレータの開発: パフォーマンス目標を達成できるカーネル アーキテクチャを作成するため、ソース コードを変更し、プラグマを適用して、カーネルをインプリメントします。

• ホスト コードの最適化: アプリケーションのアクセス パターン、データの動き、CPU および FPGA のアイドル時間を調べ、パフォーマンス目標を満たすためにコードをアップデートします。

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。このチュートリアルのアプリケーションでは、検索プロファイルに基づいてユーザーの関心に一致するドキュメントを見つけるため、ドキュメントの入力ストリームを検索します。

ブルーム フィルター アプリケーションは、構造化されていない電子メールやテキスト ファイルのデータを検索し、特定のユーザーに関連したドキュメントを検索して通知を送信するなど、データ分析で使用されます。

開始前の確認事項

ヒント: このチュートリアルには、約 2 時間かかります。

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。

• 2021.2 Vitis コア開発キット リリースおよび xilinx_u200_gen3x16_xdma_1_202110_1 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。

このチュートリアルでは、設計したアクセラレータを FPGA 上で実行するので、ザイリンクス Alveo™ U200 データセンター アクセラレータ カードがこのチュートリアルを実行するために設定されていることが必要です。アクセラレータを実行するのに必要な複数の xclbin ファイルを生成するには 6 ～ 7 時間かかる可能性があるので、U200 カード用に生成済みの xclbin ファイルが提供されています。これらの生成済みファイルを使用するには、ハードウェア カーネルのビルド時またはハードウェアでのアクセラレータの実行時に、SOLUTION=1 引数を追加する必要があります。

重要:

• 例を実行する前に、インストールの手順に従って Vitis コア開発キットをインストールしておく必要があります。『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 xclbinutil ユーティリティ。

• Alveo 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 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. チュートリアルの内容を入手するには、ターミナルに「git clone http://github.com/Xilinx/Vitis-Tutorials」と入力します。

2. Hardware_Acceleration/Design_Tutorials/02-bloom ディレクトリに移動します。

   • cpu_src には、変更前のソース コードが含まれます。

   • images に、このチュートリアルの図を示します。

   • Makefile この演習で使用するコマンドは、makefile ディレクトリにあるファイルで説明されています。異なるプラットフォームをターゲットとする場合は、PLATFORM 変数を使用します。

   • reference_file には、パフォーマンスを向上するために変更されたカーネルおよびホストに関連するファイルが含まれます。

3. 次のように、大きなファイルをコピーして抽出します。

   wget https://www.xilinx.com/bin/public/openDownload?filename=xclbin_save.tar.gz -O xclbin_save.tar.gz
   tar -xvzf  xclbin_save.tar.gz
   

   ヒント: xclbin_save には、make run コマンドで SOLUTION=1 を設定してハードウェア上で実行する際に使用可能な xclbin ファイルが含まれます。

チュートリアルの概要

• 元のアプリケーションの概要

• アクセラレーション パフォーマンスの体験

• デバイス アクセラレーション アプリケーションの構築

• カーネルのインプリメント

• ホストとカーネル間のデータの動きを解析

• 複数 DDR バンクの使用

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