Xilinx高級總監 : Patrick Lysaght 在ACA 2018 全國計算機體系結構學術年會上正式發布PYNQ-Z2

Python on ZYNQ 讓大一學生也能輕松搭建高性能嵌入式系統

PYNQ即Python on ZYNQ，使用Python語言和庫，設計人員可以利用Zynq中可編程邏輯和微處理器的優勢來快速構建高性能的嵌入式應用程序。

PYNQ-Z2的硬件平臺以Xilinx ZYNQ SoC為核心，而Arm與FPGA的異構系統是創建高性能嵌入式系統應用的基礎也是與市面上眾多嵌入式平臺最大的不同之處。本臺有別于一般傳統的ZYNQ開發平臺，PYNQ-Z2支持Python 語言開發，同時也可以采用傳統的Xilinx Vivado 開發工具流程平臺開發嵌入式系統應用， PYNQ-Z2具有極豐富實用的外設，比如千兆以太網口、USB、UART、HDMI輸入/輸出、數字音頻輸入/輸出、大容量DDR，LED、按鍵、開關等，還提供了兼容Ardunio、RPi、Pmod的擴展接口, 是創客Maker、學生創新與實踐的最佳選擇，也適合大一到大四的本科生當FPGA口袋實驗平臺。

Xilinx PYNQ項目，讓非傳統FPGA用戶也能輕松開發FPGA

PYNQ基于其支持框架可以面向多種應用場景適合多種領域的專家使用，并向硬件工程師、軟件工程師、數據工程師提供了各自合適的開發環境與手段。

基于Web訪問的Jupyter Notebook在線編輯工具

PYNQ硬件結構示意圖

PYNQ-Z2最重要的特點是可以使用Python進行編程，并且提供了基于Web訪問的Jupyter Notebook在線編輯工具。運行在Arm處理器上的嵌入式Linux系統為PYNQ提供了軟件基礎平臺，Python環境、Jupyter Notebook工具都在其上。

整個FPGA部分的設計被稱為Overlay，可面向多用戶、多應用生成不同的Bitstream文件，支持通過軟件API進行調用，動態的切換FPGA上的邏輯功能。

PYNQ的API庫則起到了連接軟硬件的作用，使我們可以通過Python訪問FPGA側的處理單元。最終，只要我們通過瀏覽器訪問Jupyter Notebook，就可以對PYNQ進行軟件部分的開發。

PYNQ軟件層次圖

Jupyter Notebook是一個基于瀏覽器的交互式開發環境，基于Python內核和Websocket協議，運行在Tornado Web服務器上。它提供了一個環境，你可以在其中記錄代碼，運行代碼，查看結果，可視化數據并在查看輸出結果。這些特性使其成為一款執行端到端數據科學工作流程的便捷工具，可以用于數據清理，統計建模，構建和訓練機器學習模型，可視化數據以及許多其他用途。通過Jupyter創建的交互式筆記本文檔，支持實時代碼，交互式小部件，繪圖，Markdown，方程式，圖像和視頻。該工具近年來成為大數據分析以及機器學習領域最火熱的工具之一，近三年github上傳的notebook文檔數量超過230萬份！

PYNQ框架構成