FPGA——HLS简介，hls 2024-02-20 11:50:49 0 0 描述 HLS (high-level synthesis)称为高级综合, 它的主要功能是用 C/C++为FPGA开发算法。这将提升FPGA 算法开发的生产力。 Xilinx最新的HLS是Vitis HLS。在Vivado 2020版本中替代原先的Vivado HLS, 功能略有差异。 HLS 的机理 简单地讲，HLS采样类似C语言来设计FPGA 逻辑。但是要实现这个目标，还是不容易的。毕竟软件和硬件的功能实现存在非常大的差别。软件主要针对顺序程序执行。即便是平行程序执行，也是通过OS 的任务调度CPU 的资源。宏观上是并发执行，而微观上仍然是顺序占用CPU 执行的。另一方面，基于FPGA 硬件逻辑，如果没有上下文关联，完全可以并行运行。在没有特别语法规则下，讲C语言程序转换成为硬件逻辑，并且尽量实现硬件的并行执行是有难度的。人们为此研究了将近20年。 在这个领域的主要贡献者是康奈尔大学的张志如博士，他是康奈尔大学ECE学院助理教授，计算机系统实验室成员。他目前的研究重点是异构计算的高级设计自动化。他的作品获得了 TODAES 的最佳论文奖和 ICCAD 的最佳论文提名。2006 年，他与人共同创立了 AutoESL Design Technologies, Inc.，将他关于高层次综合的博士论文研究商业化。AutoESL 于 2011 年被 Xilinx 收购，收购后 AutoESL 工具更名为 Vivado HLS。 了解了HLS 的实现机理，有助于编写出高效率的HLS 逻辑。 软件编译器讲高级语言翻译成为机器语言。主要关注的语言的语法转换规则，相比之下，HLS 的翻译难度更大一些，模块中的语句形式上是前后顺序排列。但是HLS尽力转换成为并行执执行的硬件逻辑。并且通过数据流，管道等技术实现硬件优化。笔者看来，HLS 的编译技术是非常了不起的。 HLS的目标是根据用户提供的输入和限制自动替用户做出很多决定，HLS自动完成以下曾经需要手动完成的工作。 HLS自动分析并利用一个算法中潜在的并发性 HLS自动在需要的路径上插入寄存器，并自动选择最理想的时钟 HLS自动产生控制数据在一个路径上出入方向的逻辑 HLS自动完成设计的部分与系统中其他部分的接口 HLS自动映射数据到储存单位以平衡资源使用与带宽 HLS自动将程序中计算的部分对应到逻辑单位，在实现等效计算的前提下自动选取最有效的实施方式。 二、HLS技术难点 所谓的高层次综合（HLS）就是将C/C++/System C描述的设计意图， “翻译“成用Verilog/System Verilog描述的RTL，多应用于运算逻辑主导的设计。 这就产生了几个问题： HLS输入并不是软件语言。相反，它是对硬件的更抽象的描述。大多数HLS工具可以使用C语言、SystemC或者C++作为输入语言。 从技术上来说，C++是一种“语言”，但从C/C++语言生成硬件电路模型来看，它也意味着算法的抽象级别。 原始的C代码经常会被修改 使用HLS将软件代码综合成实际的硬件电路时，存在几个基本挑战 代码必须由HLS引擎合成，也就是说，必须将代码编写或重构为硬件可综合的格式，其对习惯于使用标准C/C++编写的软件工程师而言非常重要。 HLS编码的可综合性准则很重要，工程师必须熟悉这些涵盖数百页文档的准则。 一旦代码可综合，还需要一定程度的底层硬件意识。 扫描二维码获取 更多精彩 FPGA设计论坛 欢迎关注至芯科技 至芯官网：www.zxopen.com 至芯科技技术论坛：www.fpgaw.com 至芯科技淘宝网址： https://zxopen.taobao.com 至芯科技FPGA初级课程（B站） ： https://space.bilibili.com/521850676 至芯科技FPGA在线课程（腾讯课堂） ： https://zxopenbj.ke.qq.com/ 至芯科技-FPGA 交流群(QQ)：282124839 更多资料下载欢迎注册 http://www.fpgaw.com 扫码加微信回复加群 邀请您加入FPGA学习交流群 欢迎加入至芯科技FPGA微信学习交流群，这里有一群优秀的FPGA工程师、学生、老师、这里FPGA技术交流学习氛围浓厚、相互分享、相互帮助、叫上小伙伴一起加入吧！ 点个在看你最好看 原文标题：FPGA——HLS简介 文章出处：【微信公众号：FPGA设计论坛】欢迎添加关注！文章转载请注明出处。 收藏（0）