Henderson, Nevada, USA – 2020年6月5日 – エッジでリアルタイム、低レイテンシ、決定論的プロセスを実行できる能力は、自律走行車から視覚誘導ロボット、インテリジェント監視システムまで、さまざまなアプリケーションでますます重要になっています。

 

エッジでの処理が求められるのは、可用性、レイテンシ、セキュリティ、決定論の4つの理由があります。プロセスを実行するクラウドサービスとの間で無線通信を使用した場合、クラウドサービスとの接続が保証されません。建物や自然植生などによってサービスの停止や信号のブラックスポットが発生する可能性があります。もちろん、クラウド上での機密データの処理時間や意思決定は、レイテンシを増加させ、応答の決定性を低下させ、リアルタイムの安全性が重要な意思決定には不向きとなります。

 

エッジプロセスは、可用性、レイテンシ、および決定論の課題に対処します。しかし、通常、エッジで利用可能な計算能力はクラウドで利用可能なものよりもはるかに低いため、さらなる課題が発生する可能性があります。

 

この記事では、Aldec TySOM-3A-ZU19EG 組み込み開発ボードのZynq UltraScale+ MPSoCデバイスを使用してリアルタイムの人検知アプリケーションを実装することにより、エッジ処理システムの低電力と高性能の課題に取り組みます。

 

Zynq UltraScale+ MPSoC ヘテロジニアス システム・オン・チップ（SoC）デバイス

Zynq UltraScale+ MPSoCのようなヘテロジニアス システム・オン・チップ (SoC) デバイスを使用することで、エッジでの低レイテンシ、決定論的プロセスの実装という課題に取り組むことができます。従来のプロセッサベースのソリューションとは異なり、ヘテロジニアス SoC は、高性能ARMプロセッサコアを含むプロセッシングシステムと、最新のXilinx FPGAファブリックをベースにした構造を提供するプログラマブル ロジックの2つの要素に分かれています。

 

 

プログラマブルロジックIO構造によって提供される柔軟性により、任意のインターフェイスの実装が可能になります。これにより設計者は、アプリケーション固有の標準部品（ASSP：Application Specific Standard Part）デバイスによって強制されるIO制約から解放されます。たとえば、プログラマブル ロジックの IO 柔軟性により、いくつかのMIPIインターフェースをTX/RXの両方を実装し、さまざまなデータレート、データレーン、およびデータタイプをサポートすることができます。

 

プログラマブルロジックのIO構造外では、プログラマブルロジック自体の並列性により、真の画像処理パイプラインの実装が可能になります。この画像処理パイプラインは、プログラマブルロジックの超並列性により、並列に実装されます。これは、画像処理パイプラインがプログラマブルロジックの内部に実装されているため、DDR メモリを使用して処理ステージを保存する必要がありませんこれにより、DDR内のシステムリソースへのアクセスを競合させる必要がなく、レイテンシが減少し、決定性が向上します。

 

ヘテロジニアスSoC向けのソリューションを開発する際には、デバイスのソフトウェア処理側で実行されている組み込みLinuxを活用することができます。また、プログラマブルロジックの開発では、ベンダが提供するIPや、プログラマブルロジックにC/C++を実装できるようになってきたハイレベルシンセシスを活用することができます。

 

よりエキサイティングなトータルシステムソリューションの1つは、SDSoCやVitisなどのシステム最適化コンパイラを使用することで、プロセッシングシステムからOpenCLフレームワークを利用したプログラマブルロジックへと機能を高速化することが可能になります。これにより、システムアーキテクトはプログラマブルロジックをさらに活用してアルゴリズムを高速化することができ、特にXilinxのディープラーニング・プロセッサ・ユニット (DPU) を使用してディープニューラルネットワークアプリケーションを高速化することができます。

この記事の続きは、Medium.comをご覧ください。