"FPGA生态系统与HLS综合设计优化"

HLS学习笔记 高级综合（High-Level Synthesis，HLS）是一种将C、C++和SystemC等高级语言转化为硬件描述语言（HDL）的技术，通过将这些高级语言转化为HDL模块，可以供ISE、Vivado、Sysgen和EDK等设计工具调用。HLS的主要任务是完成综合这个层次，即将高级语言转化为可综合的硬件描述。 FPGA（Field Programmable Gate Array）生态系统是通过逐渐提高设计的抽象层次来隐藏底层细节。从晶体管、网表到HDL语言再到HLS，设计师可以以极短的时间完成设计验证和优化，但可能会以牺牲细节可见性和可控性为代价。 HLS支持任意精度，不局限于传统的8位、16位、32位或64位数据表示。这使得设计师可以在HLS中使用不同精度的数据进行算法综合和接口综合。 HLS的核心包括算法综合、接口综合、调度和绑定等模块。调度是根据针对循环的指令（directives）选择不同的综合方案，而绑定是决定使用哪种硬件资源或IP核进行调度操作（例如加法、乘法等）。 优化是HLS的一个重要环节，通过优化可以改善设计的性能、功耗和资源利用率等方面。常见的优化技术包括流水线化、资源共享和冗余消除等。 设计约束是HLS中的一个关键概念，它用于指定数据延迟和资源使用量等限制条件。通过设置适当的设计约束，可以在不同的目标和约束下生成满足要求的硬件设计。 一个完整的HLS例子通常包括输入与输出接口的定义、函数的综合与优化、以及最后的综合结果的评估。这样的例子可以帮助设计师更好地理解和应用HLS技术。 当将C函数综合为硬件时，HLS会将接口产生综合为输入和输出端口。这样，设计师就可以通过这些端口与其他模块实现数据交互。 综上所述，HLS是一种将高级语言转化为硬件描述语言的技术，可以极大地提高设计的抽象层次和开发效率。通过HLS，设计师可以在不牺牲细节可见性和可控性的基础上，快速完成设计验证和优化，并生成满足要求的硬件设计。