SDSoC でストリーム
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SDSoC で AXI Stream と hls::stream を使うという話。まだ、完全に達成しているわけではありません。 Solaris のドライバの話でもありません。
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SDSoC でストリーム
- 2. SDSoC のどこを学びたいと思いますか？ • LLVM を含めた SDSoC の仕組み • 高位合成としての SDSoC • SDSoC の使い方 – 画像処理？ – DeepLearning？ • SDSoC を使ったビジネス展開
- 3. SDSoC のどこを学びたいと思いますか？ • LLVM を含めた SDSoC の仕組み • 高位合成としての SDSoC • SDSoC の使い方 – 画像処理？ – DeepLearning？ • SDSoC を使ったビジネス展開 他の人が話す？ ここを知りたい人は 自分で頑張る！！
- 4. SDSoC のどこを学びたいと思いますか？ • LLVM を含めた SDSoC の仕組み • 高位合成としての SDSoC • SDSoC の使い方 – 画像処理？ – DeepLearning？ • SDSoC を使ったビジネス展開 Pragma の理解 Vivado HLS の理解
- 5. SDSoC のどこを学びたいと思いますか？ • LLVM を含めた SDSoC の仕組み • 高位合成としての SDSoC • SDSoC の使い方 – 画像処理？ – DeepLearning？ • SDSoC を使ったビジネス展開 Stream が使えると ハッピー？（後述)
- 6. SDSoC のどこを学びたいと思いますか？ • LLVM を含めた SDSoC の仕組み • 高位合成としての SDSoC • SDSoC の使い方 – 画像処理？ – DeepLearning？ • SDSoC を使ったビジネス展開 お金の回し方？ おそらく、セミナーが違います。
- 7. ということで“やっと”本題 • LLVM を含めた SDSoC の仕組み • 高位合成としての SDSoC • SDSoC の使い方 – 画像処理？ – DeepLearning？ • SDSoC を使ったビジネス展開 ここに フォーカス
- 8. 本題の流れ • AXISとVDMAの基礎知識 • Vivado HLS における AXIS の書き方 • SDSoC における AXIS の書き方 • SDSoC でプラットフォームをつくった（結果報 告）
- 10. AXI4 Stream を使うことが多いようだ Vivado の IP カタログから引用。 AXIS という記述も。
- 12. Xilinx の VDMA を使うとメモリーに 展開できる（その逆も可能) S2MM: AXIStream から メモリ MM2S: AXIStream から メモリ HPポートへ VDMA は Xilinx が提供する AXIS をつかった便利な IP コア
- 14. 参考資料 • AMBA® AXI™ and ACE™ Protocol Specification – IHI0022D • AMBA® 4 AXI4-Stream Protocol – IHI0051A • AXI Video Direct Memory Access v6.2 – VDMA のIPコアについて書かれている(使い方) • Vivado AXI Reference GUIDE(ug1037) – VDMA の信号線の仕様についても書かれている ARM の資料は ARM のウェブサイトに登録して入手
- 15. AXIS(AXI Stream) • tvalid • tready • tdata オプションをNoや0に している
- 16. 簡単な AXIS • tvalid • tready • tdata Stream だからアドレスはない
- 18. TLAST と TUSER を有効に
- 20. VDMA内の AXIS VDMA : TLAST と TUSER に特別な意味付けがある。
- 21. VDMA の信号線詳細 TLAST はラインごと TUSER はスクリーンごと
- 23. AXIS(VDMA) 対応の IP コアを作るには？ • Vivado HLS で簡単に作れる • じゃ SDSoC では？
- 24. Vivado HLS で AXIS メモリ ここをC/C++ で開発 VDMA VDMA Filter 変換用IP 変換用IP 出力I/F は AXIS 入力I/F は AXIS Filter
- 25. Vivado HLS での例 出力I/F は AXIS 入力I/F は AXIS ap_axis というのもある。 unsigned と signed の違い。 stream の s ではないInterface の 指定
- 26. 参考資料 • UG902 – 「ハードウェア効率の良い C コード」より抜粋 template を用いた 複雑なコード！！！！
- 30. SDSoC で AXIS を使うモチベーション • ラインの最後を正確に把握してプログラミング • 画像の先頭を正確に把握してプログラミング • メモリを使わないフィルターの設計 – これはケース・バイ・ケース • VDMA や Vivado HLS の資産を有効活用
- 31. SDSoC で AXIS を扱う方法 • ug1146(V2016.2) – 例 : SDSoC プラットフォームのダイレクト I/O • FPGA マガジン No.16 • ug1028 (v2016.2) – チュートリアル: プラットフォームI/O ストリームとの通信 • ug1027(v2016.2) – 外部I/O の使用 たぶんこの順で読むとわかりやすい
- 35. プラットフォームとの対応 SDSoC でつくっ たIP コア ダミーの関数が 既存のIPコアへ 変数が インタフェースへ 関数が HW化され IPが生成される
- 36. SDSoC ではパケットを使っている • じつは last を使ってパケット化している UG1146 の P46 から転載
- 39. ug1146 の方向性は • SDSoC はビデオ処理に向いている。 – そのためには IO が必要 • IO を付け加えるにはプラットフォームをつくる • プラットフォームを作る過程で sdslib を使う – sdslib で IP コアとの関連性と IP コアのカスタマイズが できる（詳しくは ug1027/ug1028 に飛ぶのだ) • フィルターのハードウェア化を指定すると、 勝手に関連性を見てハードを作ってくれる。 • 関連性は変数を引き渡すことでコンパイラに知ら せる。 といいつつ行間で はなくug1146 その ままやんか
- 40. プラットフォームとの対応（再掲) SDSoC でつくっ たIP コア ダミーの関数が 既存のIPコアへ 変数が インタフェースへ 関数が HW化され IPが生成される
- 41. 関連性を示す変数 例では wrapper 関数を使っているがその必要はない。 Rbuf0[1] の 1 に意味はなさそう。 C 言語を逸脱している点 に注意
- 42. ug1146 の続きを別の資料で読む • ug1027:外部I/O の使用 • ug1028:チュートリアル: プラットフォームI/O ストリームとの 通信 – パケット化して – 損失のないデータ取り込み チュートリアルでこの２つが学べるぞ
- 44. ２つのソースが！！！ 普通の C のソース Vivado HLS 用の ソース
- 45. つまり C/C++ のソース sds のコンパイラ Vivado HLS 用 ただの C ソース もともと SDSoC がそういうものだから驚くことないのか、、、、
- 46. 注意：パケット化 ≠ AXIS(VDMA) • VDMA の規約にのっとるためには user を設 定する必要あり よくみると user には 適当に0を入れている これじゃVDMA の規約を満たせない static も気持ち悪い(美しくない) BUF_SIZE も決め打ちだ
- 47. 脱線 • ./hls_if/hls_stream/bytestrm_dwordproc.cpp も参考になります。（複雑ですが、、、) Cの記述を大胆にも丸々オミット！！ 100% Vivado HLS 依存。
- 48. AXIS(VDMA)対応にするには • はじめから last と user を意識する • vdma に対応したプラットフォームを作る • AXIS （サイドチャネル付き）に対応した Vivado HLS の関数を作る
- 50. プラットフォームの作り方 • ug1146 にある手順そのままです – tcl で hpfm をつくる – src を example からコピー – sdslib でライブラリを作る ここが一番重要なんじゃないのか？ かなり手抜き感がにじみ出ている
- 52. ここから先は Vivado HLS の話に なってしまう • 参考資料: ug902:ハードウェア効率の良い C コード – 必読！！ではありますが、、、、 うわ！！ template だ hls::stream って？！
- 53. Vivado HLS では hls::stream を推奨 • hls::stream を使う意義 – ap_axiu<32, 1, 1, 1> だけでは時間順が表現でき ない。 • 実際に書くとわかります。(書いて破綻することを推奨 します） – ということで、、、 ソースはこんな感じで書き直します。
- 54. 脱線 hls::stream の中身 あれ？C のスレッド？
- 55. どうやらコンパイラが意識しているよう だ!! • hls_stream.h には HLS 的な記述はない(C の 記述のみ) • Vivado HLS で csim で実行するとスレッドが実 行されて処理が同時に動く – SDSoC にその機能はない、、、（と思う） これって特定企業の独自技術で あることに注意
- 56. そもそも hls::stream の使い方は？ (ug903 から学ぶ） ug903 のソースは省略されているので注意。 本物のソースを見た方がよい
- 57. もうちょい分かりやすくすると
- 59. それを踏まえて、SDSoC では、、、 • Ifdef __SDSVHLS__ を使い Vivado HLS のソースを埋 め込む • 必要なら Ｃ でシミュレー ションを書く必要がある • C側は書けないこともある 普通の C のソース Vivado HLS 用の ソース
- 61. 結果としてこうなった VDMA VDMA Filter Filter 変換用IP 変換用IP SDSoCの フィルタ オー素晴らしい！！ SDSoC の世界と AXIS/VDMA の世界が融合
- 64. SDSoC で AXIS と hls::stream を使うと • たぶんシステム構成の選択肢が広がる • 余計なメモリアクセスしないで済むかも • ソフトの介入を抑えることが出来るかも • Vivado HLS/AXIS/VDMA の世界と融合できる はず – Vivado HLS のライブラリが使えると強力かも • ラインバッファとかもある • 私は作りかけた（車輪の再発明） 間違えて
- 65. 実際問題、SDSoCってどうでしょう？ • Vivado HLS を知る必要がある – 最初から Vivado HLS にすればいい気も、、、 • C++ のテンプレートをバリバリつかう!? – メンテナンス性はいいのだろうか？ • SDSoC クエスト/Vivado HLS クエスト – 地図のない（資料がない）旅 – 特定の技術に捕まっている 面白い技術で、まなぶべきだ というのが前提にあるけどね。 あえての苦言。
- 66. 致命的なエラーが発生するぞ 存在しない IP を間違えて書いても tcl ではエラーにならないばかりか SDSoC (2016.2および SDx2016.3) で コンパイルすると 右のように opt.exe がエラーになります。 対処方法は正しく書くだけ(目視確認)。
- 67. 力尽きたのでこの辺で終わり