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M1 MacでVivadoが動いた!

Last updated at Posted at 2023-11-19

概要

  • ARM版MacでVivado/Vitisを動かすことができました!
  • 実行環境: M2 MacBook Air (24GB)
  • 必要なディスク空き容量: 約400GB

手順

1. Lima、XQuartz、Rosettaのインストール

$ brew install lima
$ brew install xquartz
$ softwareupdate --install-rosetta

2. Apptainerのコンテナを作成

$ limactl start template://apptainer --name=default --cpus=4 --memory=8 --disk=400 --vm-type=vz --rosetta --mount-writable --set=.ssh.forwardX11=true
  • --vm-type=vzは、MacOSのVirtualizationを使用する仮想化環境を指定します。
  • --rosettaは、Rosettaを有効にし、x86_64のバイナリを実行可能にします。
  • --cpus=8--memory=16などを指定して、リソースを調整します。
  • メモリやSwapが足りないと前触れなくクラッシュするので注意して下さい。
  • 以下のSIFイメージのビルドを行う場合は、--disk=400以上を指定して下さい。
  • 詳細な設定はLimaの公式ドキュメントを参照して下さい。
  • 追記:--cpusを多くしすぎると、稀にsegfaultが発生するようです。
  •  ↑単にVMのメモリ不足が原因でした。Swapを追加して解決しました。

3. Vivado/VitisのSIFイメージのビルド

# Limaにログイン
$ lima

# Swapを追加(1GBでも良いので必須)
$ sudo dd if=/dev/zero of=/swapfile bs=1M count=8192
$ sudo chmod 600 /swapfile
$ sudo mkswap /swapfile
$ sudo swapon /swapfile
$ echo "/swapfile swap swap defaults 0 0" | sudo tee -a /etc/fstab

# SIFイメージのビルド準備
$ git clone https://github.com/jin0g/singularity-xilinx-vivado-vitis
$ cd singularity-xilinx-vivado-vitis
$ mv /PATH/TO/FPGAs_AdaptiveSoCs_Unified_2023.2_1013_2256.tar.gz ./

# SIFイメージをビルド
$ sudo apptainer build ./xilinx_2023.2.sif ./xilinx.def
  • 事前に、Vivadoの統合インストーラー(SFD)を公式サイトからダウンロードします。
  • Swapは必須です。メモリが十分にあってもSwapがないとハングアウトします。
  • この手順をスキップして、事前にビルドしたxilinx.sifをコピーしても良いです。
  • ビルドスクリプトの詳細はこちらを参照してください。
  • 追記: この後に一度、VMを再起動する必要があるかもしれません。コメント参照。

4. Vivadoの起動

$ lima apptainer exec ./xilinx_2023.2.sif vivado
  • XQuartzが起動し、VivadoのGUIが表示されれば成功です。
  • パス等を適切に通すことで、$ lima vivadoのように簡単に起動できます。

ベンチマーク

  • 折角なので、仮想環境でVivadoのパフォーマンスはどうか調べます。
  • 当然ですがMacネイティブでVivadoは動かないので、IntelのCPUと比較します。
  • シングルコア性能がM2と同じくらいの、i9-12900Kを比較対象にしました。
  • こちらのをVitis HLSで合成し、VivadoでBitstreamを合成しました。
  • 追記: ベンチマークのスクリプトはこちらです。
Platform Mem Container Build Vitis HLS Vivado
Intel i9-12900K 128GB 6h 14.6s 260.4s
Apple M2 24GB 2h 18.5s 375.1s

感想

  • さすがに処理速度はネイディブより30%ほど遅いですね。QEMUよりは爆速です。
  • HLSの合成や、小規模な回路の合成なら、ARM Macでも実用的だと感じました。
  • Vitisも動くと思うのですが、必要ライブラリなど確認していません。人柱募集します。
  • 追記: LimaのVMの動作が不安定で、ハングアップすることが稀に良くあります。
  •  ↑単にVMのメモリ不足が原因でした。Swapを追加して解決しました。

TIPS

  • 以下のようなスクリプトをMacに用意すると、利便性が向上すると思います。
  • このスクリプトに実行権限を付与して、パスを通してください。
  • ファイル名を実行したいコマンドにしてください(例えばvivadoなど)
#!/bin/sh
lima apptainer exec --bind $HOME ~/containers/xilinx_2023.2.sif $(basename "$0") $@

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