ACTIVITY REPORT

ACRi
アクティビティ
レポート

10Vol.

2021.12.31発行

ACRiアクティビティレポートは、ACRi（アダプティブコンピューティング研究推進体／ Adaptive Computing
Research Initiative）の活動報告や最新の技術成果を公開するオープンなメディアです。FPGAの可能性に興味を持たれたすべての方に向けて、定期的にリリースしていきます。

第６回ACRiウェビナーレポート
2021年11月2日に第６回 ACRiウェビナーを開催しました。今回のテーマは「高位合成にチャレンジしよう」。ACRiに参加する方々の高位合成への関心は高く、受講したい内容のアンケートを取るたびに常にTop3に入ります。
C/C++や OpenCL等の高位言語で書いたコードをFPGA 上に実装することができる高位合成ツールは、全容を理解するのに時間のかかる奥の深い技術です。今回のウェビナーでは導入編ということで、初めての方にも分かり易い高位合成の可能性や楽しみ方について、FPGAインフォメーションの小山様と、ザイリンクスの安藤様のお二方に解説していただきました。

Session 1 SW 技術者に送る、FPGA 入門

Youtube 配信動画 : https://www.youtube.com/watch?v=ZLo1xvPke9I

講演者

小山 忠昭さん
有限会社FPGAインフォメーション

FPGA歴30年以上。自称、「ザイリンクスの何でも屋」として、相談を受けて設計からトレーニング、コンサルイティングまで幅広く活躍。

FPGAを使いたいけど、どこから始めたらいいの？という声をよく聞きます。FPGAの使い方は多岐に渡り、概要それによって適切な入門方法が変わってきているからです。現在、どんな FPGA の使い方があり、どんな開発方法があるのか、その中でも注目されているC 言語設計（高位合成）について、紹介いただきました。

1. FPGAの 歴 史 を 紹 介。約35年 前 の ザイリンクス のXC2000シリーズが最初。当初はLC（ロジックセル）200個・動作周波数10MHzレベル。現在はLCが1Mオーバー・動作周波数500MHz以上に。CPU・メモリー・DSP・高速トランシーバー・エンコーダーなどを内蔵したものも。通信用途も画像処理用とも格段に性能が進化。

2. FPGAが高速化に向いている理由‒1。計算できるブロックがたくさん使える。CPU・GPUは、計算ごとにメモリーの書き戻しが必要。FPGAは内部メモリーで保存したまま次の工程を実行できる。➡

3. FPGAが高速化に向いている理由‒2。反応速度が早い。
CPUやGPUは入出力データを一度メモリーに保存する必要があるが、FPGAはメモリーを通さなくても処理ができる。➡

4. 2021年FPGA入門。どこから始めたら良いのか。今まではアプリケーションからOS、インターフェイス・ドライバー設計、ハードウェア設計、プリント基板まで、幅広い知識が必要で大変だった。

5. C言語だけでFPGAにアクセスするツールが出現し、2019年にVitisに進化。プラットフォームの提供で、どのFPGAでも同じようにソフトウェア感覚で開発できるようになった。➡

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6. 様々なタイプのFPGAの紹介。Vitisプラットフォームの使い方。

7. Vitisでアプリケーションをつくる。ソフトをつくるツールだがFPGAで動くハードウェアも作成できる。

8. VitisにはHLS（高位合成ツール）が含まれる。HLSは主にC言語からハードウエアを作成する。RTLに比べると設計時間が早く、設計の自由度も高い。➡

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9. ACRiのHLSチャレンジの例。ZIPやJPEG等で使われるハフマンエンコードの高速化にチャレンジ。高速化のためにソースコードをいじり、並列化とパイプライン化を行う。その結果、１クロックあたり１キャラクタで十分だと考えていたが2日で16キャラクタの処理ができた。
RTLの場合、１ヶ月はかかっていた。

Session 2 ACRi HLSチャレンジ 高速化テクニック紹介

講演者

8安藤 潤さん
ザイリンクス株式会社 スタッフSAE ACRiルーム副室長

ACRiルームが提供する新しいコンテンツとして「ACRi HLSチャレンジ」がスタートしました。用意された課

概要

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題に対し、より高速なハードウェア回路を提出することで、競いながら高位合成ツールを学べるサイトです。

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多くの参加者のコードから、ランキング上位者のコードを解説しながら高速化テクニックを紹介します。

1. ACRi HLSチャレンジとは。お題に沿った回路をHLSで設計し、性能を競う。ザイリンクスのFPGA向けの無償ツールを使用。ACRiルームを活用。

2. HLSチャレンジの利用方法。利用状況。➡
3. 採点の仕組み。タイム算出の仕組み。➡
4. スループット向上のヒント。

5. C/C++記述のアルゴリズムを回路化するHLSプラグマの紹介。
6. 高速化テクニック‒１ インターフェイスのデータ幅を増やす。
7. 高速化テクニック‒２ インターフェイスの軽量化。
8. 高速化テクニック‒３ インターフェイスのアクセスを減らす。
9. 高速化テクニック‒４ パイプラインのボトルネックを取り除く。

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ACRi HLSチャレンジのランキング上位を目指そう！
ACRiでは、FPGAの広範囲な普及を目指し、FPGA初級者に対する基礎的な知識や技術の獲得機会を設けています。また、中級者以上の方にも技術と知識を共有する場の創出に取り組んでいます。その一環として、利用者が高位合成（HLS）を用いたハードウェア設計技術を習得・共有し、FPGA 開発についての知識を深化できる設計競技の場としてHLSチャレンジを行なっています。

HLSチャレンジの参加方法

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チャレンジのお題に沿ったハードウェアを実現するコードを作成し、提出してください。
ACRi ルームのツール専用サーバーを利用してコードの作成、検証を行うのが効率的です。
提出されたコードは ACRi が管理するサーバー上で正しく動作するか検証されます。
検証されたコードは、ハードウェアとしての動作をシミュレーションした結果から、その実行時間に基づいてスコアが算出されます。
高スコアを達成した利用者はランキングに掲載されます。高スコアを目指しましょう！

詳しくはこちら
ACRi HLSチャレンジ説明動画：

ACRi HLSチャレンジサイト：

https://youtu.be/v9TfLoM7cIA

https://acri-vhls-challenge.web.app/

ACRiラーニングを受講してみませんか
ACRiラーニングは、FPGAの習得を志す技術者に向けて、最初の一歩を踏み出すためのオンライン有償トレーニングです。

株式会社エッチ・ディー・ラボ様のご協力のもと、通常であれば１日５万円以上かかるFPGAトレーニングコースを、ACRi向けに大幅ディスカウント（なんと90% オフ！）いただけることになりました。時間を短縮した簡易版コンテンツなどではなく、定期開催の正規トレーニングコースにACRi 参加枠として特別価格で参加できます。今後の開催については、ACRiのサイトで開催日時と募集期間をご確認ください。

過去のACRiラーニング

第1回 ACRiラーニング

第 2回 ACRiラーニング

トレーニングコース

トレーニングコース〔 Vivado Design Suiteツールフロー 〕〔 Zynq SoC システムアーキテクチャ 〕‒ 2021年12 月6日 ‒‒ 2022 年1月13日-14日 ‒（募集は修了しました）

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ACRiサロン 企業インタビュー
Chiptip Technology 株式会社 福田 エリックA

SALCARCiSOANL RiON

代表取締役

https://chiptip.tech/japaneseさん

データセンターにおけるFPGAやASICの活用を容易にすることで、データセンターの性能向上、効率向上を目指されているChiptip Technology。CPUに依存せず FPGAを直接ネットワークに接続する技術の確立で、桁違いのスピード、電力効率、コスト効率を実現しています。ネットワークFPGAの仮想化と、それを使った分散処理をコア技術としてお持ちです。

ACRiに参加した理由を教えてください

FPGAの普及の為に、どういった取り組みが必要と思いますか

CPUだけだと今後のデータセンター高速化の需要を賄いきれない多くのFPGAエンジニアと同様に、私は誰もが簡単にアクセスできるのは明白です。そこで Chiptip はCPU以外のデバイス、特にFPGAFPGAの標準環境を用意すること、標準環境を安価に利用できるこでクリアしようとしています。ただ、ITインフラを取り巻く世界ではと、開発したものを容易に共有できるようにすることが必要だと考FPGAに対する認識が薄く、多くのエンジニアは参入が容易ではなえます。そこで FPGA 単体ではなくFPGA 環境を仮想化させ、IaaSいと考えています。ポータビリティが良くないことから開発の難しによって多くの人が低コストで使用できるプラットフォームがあればさもあります。

良いと思います。

そうした課題意識や考え方の方向性がACRiと類似しており、ACRi

また、FPGA がシステムの高速化に大きく貢献できる事実を喧伝しにデータセンター FPGA がある一方で、Chiptipがそのデータセンていくことで、価値の高いこのドメインスペシフィックな技術を獲得

ター FPGAをより良くできるといった協業も可能であり、参加する意したいとするエンジニアが増えるはずだと考えています。

義は大きいと考えました。

産学連携の枠組みの中で、実現したい事はありますかの研究者やエンジニアが参加して、FPGAを普及させるキラーコン

CPUにはこれまでに積み上げてきた、多くのリソースがあります。

テンツを見出していけば良いと思います。Chiptipとしては、リコン

また、様々なチップが開発されて、良いものだけが残るという淘汰

フィギャラブルであることにより柔軟性を持ち、なおかつ高速化ががあって、普及が進んだ事実もあります。FPGA がこれから踏襲し可能なFPGAはネットワーク仮想化の領域との親和性が高いと考えなければならないのは、まさにこの点です。大学も、企業も、多くています。

2021年の総括
2021年も終わろうとしています。
今年は「① FPGAの開発者を増やしていくこと、② FPGAビジネスの機会を拡大していくこと」を目指して活動をおこなってきました。
一つ目については、広報イベントワーキンググループが主導して、ウェビナー、YouTubeチャンネル、サロン、技術交流会、ハンズオン、ラーニングといったイベントを精力的に開催しました。また、ACRiルー
ムワーキンググループが主体となってHLSチャレンジを運営し、FPGA 開発者の増加に貢献しました。
二つ目については、ACRiでつながる大学・企業の研究者・エンジニアを中心とするチームが国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）の公募する「AIに関する調査研究プロジェクト」に採択されるといった嬉しいニュースもありました。
新しい試みの１つとして「エントリー企業」という参加方法を採用することで、ACRiの輪はさらに広がりつつあります。この広がりつつある輪を原動力にして、2022年も魅力的なイベントやニュースをお伝えできるように活動を進めていく予定です。是非、ACRiの活動にご注目ください。

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ACRi 代表 / 東京工業大学

吉瀬 謙二

ACRi ブログ
Xilinx 開発ツールのインストール：（1）Vivado MLのインストール
執筆者：SUSUBOX すすたわり様

このコーナーでは、今月の注目ACRiブログを

Xilinx 社の FPGA の開発環境である Vivado MLのインストール手順を解説。
ダウンロード先、環境なども詳しく紹介しています。

ピックアップします。

https://www.acri.c.titech.ac.jp/wordpress/archives/12916

数値報告

・ACRiブログの月別 PV 数

PVʼ21.10月：29,040PV
ʼ21.11月：29,659PV

700

30000

600

25000

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400

ʼ21.12 月末：715人

15000

300

・会員団体数 23 団体

10000

200

5000

100

・ACRi ルームの登録者数の推移
ʼ21.10月末：677人
ʼ21.11月末：689人

2022年度は1,000 名を目指して邁進いたします。

登録者数（人）

登録者数

35000

ʼ21.12 月：26,420PV

ACRiルームの登録者数は715と順調に増加し、PV0※2021.12.31現在

2021.9月

10月

11月

12 月

0

ACRi 参加団体
大学
5
創設企業
7
運営企業
2

協賛企業
10

エントリー企業5

株式会社インサイト

株式会社ネフロック

Intellectual Highway 合同会社

Chiptip Technology 株式会社株式会社エッチ・ディー・ラボ

活動トピックス
第7回ACRiウェビナー

Youtubeチャンネル 年  月  日（火）ACRiチャンネルではウェビナー動画を始め、ACRiに関する動画を掲載しFPGA お役立ち情報をチラ見せ！ライトニングトーク大会ております。

今年7月に続き２回目のライトニングトーク大会をお送りします。テーマは「FPGA お役立ち情報」。
FPGAを学びたい／活用したいと考えている人たちが普段 何気に困っているアレコレについて、是非、チャンネルをご登録ください。

https://bit.ly/3eTKEdb

ACRi 参加企業の皆さんよりとっておきの解決法やお役立ち情報をご紹介いただきます。また、１社あたり10 分の持ち時間の中で、自社のFPGA 関連技術やサービスについてもアピールしていただきます。各社ご講演の後にそれぞれQ&Aの時間も設けますので、是非ともライブでご視聴ください。

https://acri.connpass.com/event/233888/

詳細やご参加の方法等は、ACRiホームページ www.acri.c.titech.ac.jp/wp/ 等で追ってお知らせします。

4/4

今後もACRi の活動に注目ください。