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XILINX ALVEO Series - FPGA アクセラレータカード

XILINX ALVEO Series

XILINX ALVEO Series

 

　XILINX ALVEO シリーズは FPGA を搭載し、機械学習やデータ分析、ビデオ処理などの演算負荷の高いワークロードを加速するために設計されたアクセラレータカードです。簡単に扱えるようアプリケーションやライブラリが準備されており、ソフトウェア開発者向けには Vitis 統合ソフトウェアプラットフォーム（無償）を使うことができます。アプリケーションの開発やプロファイリングなどを行え、C/C++ および OpenCL などの言語をサポートします。

 

 

動的ワークロードを高速化

高速 - 最高性能

・GPU ベースのソリューションと比べて、推論のスループットは 4倍以上、レイテンシは3倍向上※。
　（※ NVIDIA P4 に対して CNN+BLSTM の Speech-to-Text ML推論で計測）

 

適応性 - 高レベルのデザインを加速

・同じアクセラレータカードで、機械学習の推論からビデオ処理まであらゆるワークロードに対応。
・リコンフィギャラブルハードウェアでワークロードアルゴリズムの進化にも素早く適応。

 

アクセシブル - Cloud ←→ On-Premises Mobility

・クラウドとオンプレミスでソリューションを相互運用でき、アプリケーション要件に対応する
　拡張性に優れる。
・一般的なワークロードに対応するアプリケーション、または アプリケーション開発者ツールを
　利用して独自のアプリケーションを構築。

 

 

XILINX ALVEO シリーズ

 

Alveo U200 Alveo U250 Alveo U280 Alveo U50
xilinx_alveo_U200 xilinx_alveo_U250 xilinx_alveo_U280 xilinx_alveo_U50

 

Product Alveo U200 Alveo U250 Alveo U280 Alveo U50
Dimensions Width Dual Slot Dual Slot Dual Slot Single Slot
Form Factor
Passive		 Full Height,
¾ Length		 Full Height,
¾ Length		 Full Height,
¾ Length		 Half Height,
½ Length
Form Factor
Active		 Full Height,
Full Length		 Full Height,
Full Length		 Full Height,
Full Length		 –
Logic
Resources		 Look Up
Tables		 1,182K 1,728K 1,304K 872K
Registers 2,364K 3,456K 2,607K 1,743K
DSP Slices 6,840 12,288 9,024 5,952
DRAM
Memory		 DDR Format 4x 16GB
72b DIMM DDR4		 4x 16GB
72b DIMM DDR4		 4x 16GB
72b DIMM DDR4		 –
DDR Total
Capacity		 64GB 64GB 32GB –
DDR Max
Data Rate		 2400MT/s 2400MT/s 2400MT/s –
DDR Total
Bandwidth		 77GB/s 77GB/s 38GB/s –
HBM2 Total
Capacity		 – – 8GB 8GB
HBM2 Total Bandwidth – – 460GB/s 460GB/s
Internal
SRAM		 Total
Capacity		 43MB 57MB 43MB 28MB
Total
Bandwidth		 37TB/s 47TB/s 35TB/s 24TB/s
Interface PCI Express Gen3 x16 Gen3 x16 Gen3 x16,
2xGen4 x8,
CCIX		 Gen3 x16,
2xGen4 x8,
CCIX
Network
Interface		 2x QSFP28 2x QSFP28 2x QSFP28 U50 -
1x QSFP28
U50DD -
2x SFP DD
Power
and
Thermal		 Thermal
Cooling		 Passive, Active Passive, Active Passive, Active Passive
Typical
Power		 100W 110W 100W 50W
Maximum
Power		 225W 225W 225W 75W
Time Stamp Clock
Precision		 – – – IEEE Std 1588
Time Stamp Vitis Developer
Environment		 Yes Yes Yes Yes

 

 

すぐに使えるアプリケーションおよびライブラリ

サポートするワークロード

　・Data Analytics
　・Tools and Services
　・Machine Learning
　・Video and Image Processing
　・Networking and Security
　・Financial Computing
　・High Performance Computing
　・Storage and Compression
　・Genomics

 

Accelerated Application Container Catalog

一部抜粋

 

 

 

 

▶ Vitis 統合ソフトウェア プラットフォーム

Vitis は、すべての開発者が XILINX社の FPGA、SoC、および Versal ACAP を活用し、AI や深層学習など、エッジやクラウドにかかわらず高い演算性能要件を満たすアプリケーションを構築できるようサポートします。

 

 

 

Vitis 統合ソフトウェア プラットフォームの内容

　・アクセラレーション アプリケーションをシームレスに構築するための包括的なコア開発キット。

　・ザイリンクスの FPGA および Versal ACAP ハードウェア プラットフォーム向けに最適化された、
　　ハードウェア アクセラレーション用の豊富なオープンソース ライブラリ。

　・使い慣れた高レベルのフレームワークを利用して直接開発できる、プラグイン タイプのドメイン
　　特化開発環境。

　・パートナー提供のライブラリおよび構築済みアプリケーションが利用できるエコシステム。

 

 

Alveo での Vitis アプリケーション アクセラレーション開発 (日本語吹替)

 

 

Vitis 統合ソフトウェア開発プラットフォームの重要なコンポーネント

Vitis AI 開発環境

　・Vitis AI 開発環境は、ザイリンクスのエンベデッド プラットフォーム、Alveo アクセラレータカード、
　　またはクラウド内の FPGA インスタンスで AI 推論を高速化するための開発環境。

　・Vitis AI 開発環境は、Tensorflow や Caffee など最先端の深層学習フレームワークをサポートし、
　　包括的な API を提供。

　・この Vitis AI は、トレーニング済みのネットワークをプルーニング、量子化、最適化、および
　　コンパイルし、運用するアプリケーションの AI 推論性能を最大化。

 

Vitis アクセラレーション ライブラリ

　　・C、C++、または Python で記述された既存アプリケーションに最小限のコード変更を加えるだけ
　　　で高速化を可能にする、アクセラレーションに最適化されたオープンソース ライブラリです。

　　・ドメイン別のアクセラレーション ライブラリをそのまま利用することも、要件に合わせて変更する
　　ことも、さらには独自のアクセラレータでアルゴリズム構築ブロックとして使用することもできます。

 

Vitis コア開発キット

　　・Vitis コンパイラ、アナライザー、デバッガーなどを含み、GUI およびコマンドラインで利用可能な
　　包括的な開発ツールです。

　　・C、C++、または OpenCL で開発されたアクセラレーション アルゴリズムの構築、性能ボトル
　　　ネックの分析、デバッグが可能です。

　　・これらの機能は自身の IDE 内でだけでなく、Vitis IDE スタンドアロンでも利用できます。

 

ザイリンクス ランタイム ライブラリ

　　・ザイリンクス ランタイム (XRT) は、アプリケーション コード (エンベデッド Arm または x86
　　　ホストで実行) と、PCIe ベースのザイリンクス アクセラレータ カード、MPSoC ベースの
　　　エンベデッド プラットフォーム、または ACAP の再構成可能な部分に含まれたアクセラレータ
　　　との通信を容易にします。

　　・ユーザー スペース ライブラリと API、カーネル ドライバー、ボード ユーティリティ、ファーム
　　　ウェアが含まれます。

 

Vitis ターゲット プラットフォーム

　　・オンプレミスまたはクラウドでのザイリンクス アクセラレータ カードの場合、Vitis ターゲット
　　　プラットフォームは FPGA アクセラレータと x86 アプリケーション コード間を接続して通信を
　　　管理する PCIe インターフェイスを自動構成します。設計者が細かい接続を構成する必要は
　　　ありません。

　　・ザイリンクスのエンベデッド デバイスの場合、Vitis ターゲット プラットフォームには、
　　　プラットフォーム上のプロセッサ用オペレーティング システム、プラットフォーム ペリフェラル
　　　用ブートローダーとドライバー、およびルート ファイル システムも含まれます。

　　・ザイリンクスの評価ボード用にあらかじめ定義された Vitis ターゲット プラットフォームを使用
　　　できますが、Vivado Design Suite で独自に定義することも可能です。

 

 

 

 

 

 

▶ Benchmark Data

Alveo U200 ・ Alveo U250

　リアルタイム機械学習※の処理能力は 20 倍向上 機械学習推論のレイテンシは 1/3 に低減

　　※GoogLeNet V1：ホワイトペーパー『ザイリンクス Alveo アクセラレータカードを使用した DNN の高速化』

 

　　CPU + GPU：NVIDIA P4 + Intel Xeon E5-2690v4 @2.60GHz（56 Core）
　　CPU + Alveo：Alveo U200 または U250 + Intel Xeon E5-2686v4 @2.3GHz（8 Core）

 

 

Alveo U50

　金融シミュレーション - グリッドコンピューティング

　・最短でインサイトを獲得

　・運用コストを削減し、電力効率を最大化

　・確定的なレイテンシによる安定した性能

 

モンテカルロシミュレーション

性能と効率性（パス/秒/W）

Intel Skylake-SP 6152 @2.10GHz CPU（Ubuntu 16.04）
GB/s compression per CPU core = .0229. Alveo U50 = 10GB/s（estimate）

 

　超低レイテンシネットワーク

　・低レイテンシ（20 分の 1）

　・Alveo U50 は、レイテンシが 10uの CPUと比較して、500us 以下の取引時間を実現

　・確定的なスループットタイミング

 

取引時間の高速化

マーケットデータから TCP メッセージ（高速化）

Alveo U50 latency is ＜0.5us, CPU latency is 10us. Measured from start of packet in on Tick (Market Data)
to Start of Packet out on the order to Start of Packet Out on the Order（estimate）

 

　深層学習推論の高速化

　・スループット向上（10 倍）- 1 秒間に変換されるシンボル数

　・低レイテンシ（25 分の 1）

　・ノードあたりの電力効率が大幅に向上

 

音声翻訳のスループット

Transformer NMT（シンボル数/秒が高速化）

Performance of Alveo U50 – with both Alveo U50 and Tesla T4 running
（B=2, L=8）, Tesla T4（B=8, L=8）（estimate）

 

 

 

 

▶ Alveo 1つで幅広い用途に対応

 

CPU
逐次処理		 GPU
並列処理		 Alveo
逐次処理 + 並列処理
CPU GPU XILINX ALVEO U50
サードパーティアプリケーション ● ● ●
高レベルコーディング ● ● ●
複雑なメモリとデータパス ●
適応型ハードウェア ●
AI 推論 + プリ/ポスト プロセス ●
オンボードネットワーク ●

 

 

 

 

▶ HPCテック XILINX ALVEO シリーズ搭載サーバ

 

 

　　　　VITIS 統合ソフトウェアプラットフォーム、XILINXランタイムライブラリをプリインストール。
　　　　導入後すぐにご利用できます。

 

　　　　XILINX ALBEO SERVER HOST MODEL

▶ WORKSTATION
　 CPU：1CPU, 2CPU
　 Memory：Total Max 1.5TB
 　Storage：HDD, SSD, NVMe
▶ RACKMOUNT SERVER
　 CPU：1CPU, 2CPU
　 Memory：Total Max 3TB
　 Storage：HDD, SSD, NVMe

　　　　仕様の相談や見積書のご依頼は担当営業までお問い合わせください。

 

HPCテック XILINX ALVEO Series ご案内カタログ（2.41MB）

 

 

 

▶ XILINX ALVEO U200&U250・U50・U280 カタログ + 資料リンク

 

Alveo U200 & U250
Alveo U280
Alveo U50

 

　・Vitis 統合ソフトウェア開発プラットフォーム 2020.1
　　https://japan.xilinx.com/html_docs/xilinx2020_1/vitis_doc/index.html

　・アクセラレーションアプリケーションコンテナ カタログ
　　https://japan.xilinx.com/products/app-store/alveo/all-apps.html.html

　・Vitis ソフトウェアプラットフォーム
　　https://japan.xilinx.com/products/design-tools/vitis/vitis-platform.html

　・Vitis AI
　　https://japan.xilinx.com/products/design-tools/vitis/vitis-ai.html

　・Vitis アクセラレーションライブラリ
　　https://japan.xilinx.com/products/design-tools/vitis/vitis-libraries.html

　・エンベデッド ソフトウェア / エコシステム
　　https://japan.xilinx.com/products/design-tools/embedded-software.html

　・Alveo データセンターアクセラレータカード入門
　　https://japan.xilinx.com/support/documentation/boards_and_kits/・・・・

 

 

 

 

▶ XILINX 社について

 　ザイリンクス社は、エンドポイントからエッジやクラウドに至るまで極めて柔軟なアダプティブプロセッサおよびプラットフォームを開発している企業です。 ザイリンクス社が発明したテクノロジには、FPGA やハードウェアプログラマブル SoC、ACAP などがあり、業界で最もダイナミックなプロセッサテクノロジを提供しています。

 

ザイリンクスの主なイノベーション
 　・オートモーティブ
　・5G ワイヤレス
　・データセンター
　・航空宇宙/防衛
　・ブロードキャストと A/V
　・民生機器
　・産業機器
　・医療 & 科学
　・テスト、測定、エミュレーション
　・ワイヤード通信
　・ワイヤレス インフラストラクチャ

 

　　https://japan.xilinx.com/

 

 

 

 

弊社では、科学技術計算や解析などの各種アプリケーションについて動作検証を行い、
すべてのセットアップをおこなっております。

お客様が必要とされる環境にあわせた最適なシステム構成をご提案いたします。

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