Vitis 高层次综合用户指南(UG1399)中文版：加速FPGA编程
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更新于2024-06-23
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Vitis 高层次综合用户指南 (UG1399)中文版是Xilinx针对其高级硬件描述语言 (HLS) 开发工具包的一份详尽指南。这份文档适用于Vitis 2023.1版本，更新日期为2023年5月10日，提供了针对FPGA的高效编程方法。Vitis是Xilinx的软件平台，它结合了软件开发工具和硬件设计流程，旨在简化从概念设计到部署的全生命周期过程。
第一部分，"简介"部分介绍了Vitis高层次综合的优势，强调了该方法相对于传统Vivado HLS的改进，以及全新的Vitis Unified IDE（统一开发环境），它整合了编程、仿真和调试工具，提供了一站式的用户体验。指南还包含了教程和示例，帮助读者快速上手。
第二部分是"HLS编程指南"，详细阐述了HLS编程的核心概念和技术。其中包括：
1. 设计原则：讲述了FPGA编程的三个主要范例，即控制驱动、数据驱动任务，并解释如何在设计中组合这些范例以优化性能。
2. 抽象并行编程模型：区分了控制驱动的任务（依赖于控制流）和数据驱动的任务（基于数据流），讨论了不同模型间的混合使用策略，以及如何利用任务级并行性来提高性能。
3. 循环和阵列：介绍如何有效地处理循环结构，包括流水线、展开、合并和处理嵌套循环，以及如何将软件阵列映射到硬件存储器，优化内存访问。
4. 函数和数据类型：讲解函数的内联、流水线处理，以及各种数据类型如标准类型、复合类型、任意精度数据、全局变量、指针和矢量数据的使用。
5. 不受支持的C/C++构造：列举了当前HLS不支持的特性，如系统调用、动态内存分配、递归函数等，以避免在设计过程中出现意外行为。
6. HLS设计接口：着重于接口设计的最佳实践，确保软件和硬件之间的无缝集成。
由于本摘要较长，内容涵盖了Vitis HLS的重要概念、核心技术和注意事项，对于希望深入理解和使用Vitis进行FPGA设计的开发者来说，这份文档是不可或缺的参考资料。随着技术的不断发展，建议用户始终参考最新英文文档以获取最新的特性和更新信息。
提示：GitHub 上的《Vis-HLS 简介示例》中提供了如下所示的 using_fos 示例。
#include "diamond.h"
#define NUM_WORDS 16
extern "C" {
void diamond(vecOf16Words* vecIn, vecOf16Words* vecOut, int size)
{
hls::stream<vecOf16Words> c0, c1, c2, c3, c4, c5;
assert(size % 16 == 0);
#pragma HLS dataflow
load(vecIn, c0, size);
compute_A(c0, c1, c2, size);
compute_B(c1, c3, size);
compute_C(c2, c4, size);
compute_D(c3, c4,c5, size);
store(c5, vecOut, size);
}
}
void load(vecOf16Words *in, hls::stream<vecOf16Words >& out, int size)
{
Loop0:
for (int i = 0; i < size; i++)
{
#pragma HLS PERFORMANCE target_ti=32
#pragma HLS LOOP_TRIPCOUNT max=32
out.write(in[i]);
}
}
void compute_A(hls::stream<vecOf16Words >& in, hls::stream<vecOf16Words >&
out1, hls::stream<vecOf16Words >& out2, int size)
{
Loop0:
for (int i = 0; i < size; i++)
{
#pragma HLS PERFORMANCE target_ti=32
#pragma HLS LOOP_TRIPCOUNT max=32
vecOf16Words t = in.read();
out1.write(t * 3);
out2.write(t * 3);
}
}
void compute_B(hls::stream<vecOf16Words >& in, hls::stream<vecOf16Words >&
out, int size)
{
Loop0:
for (int i = 0; i < size; i++)
{
#pragma HLS PERFORMANCE target_ti=32
#pragma HLS LOOP_TRIPCOUNT max=32
out.write(in.read() + 25);
}
}
void compute_C(hls::stream<vecOf16Words >& in, hls::stream<vecOf16Words >&
out, int size)
{
Loop0:
第一部分：简介
UG1399 (v2023.1) 2023 年 5 月 10 日
Vitis HLS 用户指南 16
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2023-01-25 上传
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