2015/12/08 高位合成友の会でのLT資料

1. CONFIDENTIAL
Lチカからの高位合成挑戦
株式会社システム計画研究所／ISP
2015年12月8日

2. CONFIDENTIAL
自己紹介
 名前：みつだ けんいちろう
 所属：（株）システム計画研究所／ISP
 ソフトウェア開発専業です。
 入社後、長らく通信装置の組込み開発に従事
RTL設計やFPGAについて、ほぼ知識無し
 2013/11に「画像処理」の部署へ異動
 ZYNQ搭載ボード ZedBoard (AVnet製)と出会う
 目的：自社の画像処理アルゴリズムのアクセラレーション
➡目標：SWから高位合成でアクセラレータを生成してみる
まずは、動けば勝ち！
1
（´-`）.｡oO（正直、何から手をつければよいのか……？）

3. CONFIDENTIAL
1ヶ月後、とりあえずZedBoardでLチカ
 DigilintのZedBoardのチュートリアルを改造
2
•ubuntu Linuxが動作
•LED点滅周期をコマンドで設定
•OLEDに弊社ロゴを表示
ISE 14.4でVHDLを書いて作成

4. CONFIDENTIAL
１年後、ROBUSKEYアルゴリズムを「高位合成」
 2014/8～11月で開発
 担当：私＋HW技術者
 InterBEEに参考出品
 実装した機能
 グリーンバック対応
 2K 60fps
 入出力はHDMI
 入力はビデオカメラ
 ZC706で動作
3
ROBUSKEY:独自の高品位クロマキー合成アルゴリズム

5. CONFIDENTIAL
高位合成へのジャンプアップ
 Xilinxのドキュメントには目を通していたが、何から手を
付けたらいいかイマイチ良くわからなかった。
 Xilinx All Programmable Day 7thでトレーニングを受講
「Cコードベース設計 : Vivado HLS を使用した高位合成」
 高位合成の基礎・基本の理解
 Vivado HLSの使い方を実体験
 HLSで生成されるI/Fについての理解
 貰える教科書はUGよりとっつきやすい！（重要）
4
＿人人人人人人人人人人人人人人＿
＞ HLS、すぐにもできそう！ ＜
￣ Y^Y^Y^Y^Y^Y^Y^Y^Y^Y￣
Xilinxのドキュメントを首っ引きしながらいろいろ試した

6. CONFIDENTIAL
プラットフォームについて
 HDMIの入出力を使えるようにしなければならない！
 評価ボードについているIOが最初から使えるわけではない
➡各種の「リファレンスデザイン」を活用
 HDMI入出力：Avnet FMC-IMAGEONを使用
 付属のリファレンスデザインを改造して対応
 古いVivadoでしか動かない？⇒TLCを修正（IP version関連）
 ZC702/ZedBordにのみ対応⇒制約ファイルをZC702用に修正
 (参考)リファレンスデザインのある場所
 Xilinxのサポートサイト内、XAPPやTutorialの付属ファイル
 ZedBoard.orgのReference Designs/Tutorials
 Digilentの各ボードのDocument/Resource Center
 Analogdevicesのgithub/hdl
5

7. CONFIDENTIAL
SWエンジニアに難しいこと
 SW向けのアルゴリズムをFPGA向けに修正する
 HLSが対応している文法に修正する
 適宜、指示子を挿入する（UG902を熟読！）
 アルゴリズムの書き直し
 リソースを意識したコードを生成
 最初にHLSのコンパイルが通った！
⇒消費リソースがZedBoardの容量の５倍を超えていた
 アルゴリズムの整理で約3倍⇒とりあえずZC706で動かすことに
 SWの設計・実装スキルとは別物という事に気づく
 SWでいつも使っている書き方が原因で
 HWでは並列化を妨げ、実行速度を低下させる
 消費リソースの増大を招く
➡HW技術者の話を聞く、森岡澄夫氏の本を読んで勉強
6

8. CONFIDENTIAL
まとめと課題
 まとめ
 HLSでクロマキーアルゴリズムをオフロードできた
 HLSを使うために情報収集が大事
 UGは必読、サポートページの検索も使いましょう
 公式トレーニングは「最初の一歩」にとても良いです
 ユーザ発信の情報を検索（ex.「FPGAの部屋」）
 リファレンスデザインを使ってプラットフォームを作成
 課題
 HLSでも、HW(FPGA)向けの設計に基づいた記述が重要
 実行速度、消費リソース面で大きな隔たりがある
 HLSで作成したIPの検証
 展示会向けのプロトタイプは「動けば勝ち！」品質は未検証
 製品レベルのIPを、HLSで作成することが可能か？
 デザインソリューションフォーラム2015でディスカッション
7