自适应计算：走进不断扩张的Versal世界

2021 年 4 月，业界领先的 Versal™ AI Core 和 Versal Prime 系列器件开始全面量产发货，这也意味着赛灵思继FPGA 之后而打造的ACAP 自适应计算加速平台谢列，取得了令人激动的阶段性成果，

但是就如同我们的宇宙万物一样，Versal™ 世界发展的脚步也从未停歇。从客户设计，生态系统合作伙伴 （包括第三方参考设计、IP、软件和操作系统支持）到产品系列 （ 如近期推出的 Versal AI Edge 和 HBM 系列 ）及每个系列的多种器件，以及硬化 IP 特性，基准测试，软 IP 库和软件库等，齐头并进，不断推进。

本文我将着重为大家介绍人工智能开发者最关注的 Versal AI Core 系列的最新发展。 

Versal AI Core 系列的新特性

Versal AI Core 系列的最新扩展，是新增两大 VC2xxx ACAP 系列，即 VC2802 和 VC2602。如果您认为 VC2xxxx 器件肯定意味着 AI Core 系列中增添了某些重要的新的硬化 IP 特性，恭喜您答对了！如下表所示，VC2xxx 系列带来了三大激动人心的新特性：

1.AIE-ML 是 AI 引擎的最新版本，其中包括紧密耦合的存储器块，可提供优异的存储器访问并降低时延

2.具有多个视频解码器引擎 (VDE) 的集成视频解码器单元 (VDU)

3.PCIe^® Gen5 支持

关于AIE-ML 及其与 VC1xxx 器件内的 AI 引擎的差异，详见 Xilinx.com 上的 AI 引擎技术页面中的详细介绍。

简单地说，AIE-ML 使用的是与 AI 引擎相同的基础架构和工具流，但通过添加对 INT4、BFLOAT16 的原生支持，将每个 AI 引擎的本地数据存储器容量倍增至 64KB，并新增与 AIE-ML 阵列直接耦合的 512KB 存储器块（即无需将自适应引擎中的邻近可编程逻辑 (PL) 用于存储器缓存），AIE-ML 还能针对机器学习进行进一步优化。这样一来，与 AI 引擎相比，AIE-ML 的 AI 计算密度提高 4 倍，时延降低一半，与 GPU 相比单位功耗性能增加 4 倍。每个 AIE-ML 大约等同于 100 个 DSP58、2000 个 LUT，以及 16 个 PL 的Block RAM，使用基于 PL 的实现方案可以将功耗节省 33%。

VDU 能够支持单路 4Kp60 流的 H.264 和 H.265 编解码，或者最多 32 路 720p15 流及两者之间的所有编解码。如果要想在 PL 中实现上述标准，那么每单元就需要 12 万个 LUT、50 个 DSP58 和 3 个Block RAM。使用硬化 VDU 后，可将每个 VDU 的功耗降低 3.6W。这使其理想适用于众多智能视频应用。在这些应用中，多部视频摄像头向中央枢纽馈送数据，中央枢纽负责解码并执行先进 ML 算法

此外，PCIe Gen5 还新增了对最先进的 PCI Express 标准的支持。该标准即将在数据中心内部署，以在云端实现更大带宽和更高智能。增加硬化 PCIe Gen5 支持能带来可观的效益，不仅能节省 30 万 LUT，还能将每核心功耗降低节省 3W 。

智能应用

当然，VC2802 和 VC2602 ACAP 中的所有这些新特性，自然必有其用处。它们将支持大量全新的“智能”应用，在边缘和世界各地的数据中心中广泛部署。其中一个示例就是智慧城市应用。这类应用使用多个视频摄像头监测车流或人流，并使用实时 ML 算法评估实时流量或周边安全。

另一种智能应用是零售领域的“智能零售防损”应用。视频摄像头可以用在商场和店铺里，在销售点实时监控商品失窃或商品贴标错误。损耗 （Shrinkage ）是零售业的一大难题，智能零售应用能够显著降低损耗率。

这些只是 Versal 生态系统通过扩张，支持新市场和新用例的一小部分示例。 

入门指南

如果您已准备好立即加入 Versal设计的世界，我想推荐两种评估与原型设计平台作为您的起点。一个是 VCK190 套件，也是首款 Versal AI Core 系列评估套件。另一个是SmartLynq+ 模块，为实现高速调试与追溯而构建，提供包含 AI 引擎在内的对 Versal 架构的完整可见性。 

此外，我们还提供了丰富的文档、示例、参考设计、资源和方法，为您在评估平台上的开发工作提速。如果您刚刚开始接触 Versal ACAP，也无需担心！您可以先使用我们的设计流程助手 （  Design Flow Assistant）启动开发规划，然后使用我们的设计流程中心（ Design Process Hubs），轻松地按设计流程找到全部文档。此外，我们还在赛灵思 GitHub 上提供了大量的 Versal 和 Vitis 开源示例和有针对性的参考设计。 

后续更精彩

VC2802 和 VC2602 的加入，为 AI Core 系列带来了激动人心的新功能，然而， 这并不是全部，未来还会有更多令人兴奋的消息。欢迎申请加入 Versal ACAP 快报更新列表，率先获得最新产品讯息。