Intel®高层次综合编译器Pro版: 最佳实践指南

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ID 683152
日期 4/01/2024
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文档目录
文档目录 x
1. Intel® HLS Compiler专业版最佳实践指南 2. 编码和编译组件的最佳实践 3. FPGA概念 4. 接口最佳实现 5. 循环的最佳实践 6. fMAX瓶颈最佳实践 7. 存储器架构最佳实践 8. 任务系统最佳实践 9. 数据类型最佳实践 10. 高级故障排查 A. Intel® HLS Compiler Pro版最佳实践指南存档 B. Intel® HLS Compiler Pro版最佳实践指南文档修订历史
1. Intel® HLS Compiler专业版最佳实践指南 x
1.1. 停用 Intel® HLS Compiler
3. FPGA概念 x
3.1. FPGA架构概述 3.2. FPGA硬件设计概念 3.3. 硬件设计方法
3.1. FPGA架构概述 x
3.1.1. 自适应逻辑模块(ALM) 3.1.2. 数字信号处理(DSP)模块 3.1.3. 随机存取存储器 (RAM) 块
3.1.1. 自适应逻辑模块(ALM) x
3.1.1.1. 查找表（LUT） 3.1.1.2. 寄存器
3.2. FPGA硬件设计概念 x
3.2.1. 最大频率(fMAX) 3.2.2. 延时 3.2.3. 流水线 3.2.4. 吞吐量 3.2.5. 数据通路 3.2.6. 控制通路 3.2.7. 占用
3.3. 硬件设计方法 x
3.3.1. 源代码如何成为自定义硬件数据通路 3.3.2. 调度(Scheduling) 3.3.3. 将并行模型映射到FPGA硬件 3.3.4. 存储器类型
3.3.1. 源代码如何成为自定义硬件数据通路 x
3.3.1.1. 将源代码指令映射到硬件 3.3.1.2. 映射数组及其对硬件的访问
3.3.2. 调度(Scheduling) x
3.3.2.1. 动态调度 3.3.2.2. 数据通路集群 3.3.2.3. 集群之间握手
3.3.3. 将并行模型映射到FPGA硬件 x
3.3.3.1. 数据并行性 3.3.3.2. 任务并行性
3.3.3.1. 数据并行性 x
3.3.3.1.1. 同时执行独立操作 3.3.3.1.2. 流水线
3.3.3.1.2. 流水线 x
3.3.3.1.2.1. 组件内的流水线循环 3.3.3.1.2.2. 流水线跨组件调用
3.3.4. 存储器类型 x
3.3.4.1. 组件存储器 3.3.4.2. 外部存储器
4. 接口最佳实现 x
4.1. 为组件选择适合的接口 4.2. 可变延时MM主接口的LSU控制 4.3. 避免指针混淆
4.1. 为组件选择适合的接口 x
4.1.1. 指针接口 4.1.2. Avalon® 存储器映射主接口（Host Interface） 4.1.3. Avalon® 存储器映射从存储器（Agent Memories ） 4.1.4. Avalon® 存储器映射从寄存器（Agent Register ） 4.1.5. Avalon® Streaming（流）接口 4.1.6. Pass-by-Value接口
5. 循环的最佳实践 x
5.1. 在循环中调用硬件以重复使用 5.2. 并行化循环 5.3. 构建Well-Formed（结构良好）的循环 5.4. 最小化循环携带的依赖性 5.5. 避免复杂循环退出条件 5.6. 将嵌套循环转换为单个循环 5.7. 将if-Statements放置在循环嵌套中尽可能最低的范围 5.8. 在尽可能深的范围内声明变量 5.9. 提升Loop II以提高fMAX 5.10. 控制循环交叉存取
5.2. 并行化循环 x
5.2.1. 流水线循环 5.2.2. 展开循环（Unroll Loop） 5.2.3. 实例：循环流水线和展开
6. fMAX瓶颈最佳实践 x
6.1. 平衡目标fMAX和目标II
7. 存储器架构最佳实践 x
7.1. 实例：覆盖组合式存储器架构 7.2. 实例：覆盖Banked存储器架构 7.3. 合并存储器减少面积 7.4. 实例：指定局部存储器地址的Bank选择位
7.3. 合并存储器减少面积 x
7.3.1. 实例：从深度范畴合并存储器 7.3.2. 实例：从宽度范畴合并存储器
8. 任务系统最佳实践 x
8.1. 并行执行多个循环 8.2. 共享昂贵计算块 8.3. 实现层次设计 8.4. 平衡任务系统中的容量
8.4. 平衡任务系统中的容量 x
8.4.1. 启用 Intel® HLS Compiler来推断数据通路缓冲区容量要求 8.4.2. 必要时对设计明确添加缓冲容量 启动任务函数时添加容量 收集任务函数时添加容量 决定何时指定capacity参数
9. 数据类型最佳实践 x
9.1. 避免隐式数据类型转换 9.2. 使用ac_int数据类型时避免负位移
10. 高级故障排查 x
10.1. 仅在仿真中出现的组件失败 10.2. 组件的结果质量较差
1. Intel® HLS Compiler专业版最佳实践指南
2. 编码和编译组件的最佳实践
3. FPGA概念
4. 接口最佳实现
5. 循环的最佳实践
6. fMAX瓶颈最佳实践
7. 存储器架构最佳实践
8. 任务系统最佳实践
9. 数据类型最佳实践
10. 高级故障排查
A. Intel® HLS Compiler Pro版最佳实践指南存档
B. Intel® HLS Compiler Pro版最佳实践指南文档修订历史

8.4.2. 必要时对设计明确添加缓冲容量

当 Intel® HLS Compiler无法推断最佳容量需求时，可通过指定ihc::launch和ihc::collect函数的capacity参数值为设计明确添加缓冲容量。

启动任务函数时添加容量

可考虑指定ihc::launch调用指令的capacity参数，如果在仿真波形中观察到停机码型，则表示以下情况之间不平衡：
  • 任务函数引入的任何背压
  • 指令调用程序启动任务函数的频率

启用 Intel HLS Compiler来推断数据通路缓冲区容量要求中的图示通过任务系统的多个组件调用的数据流显示了此类设计的框图。

收集任务函数时添加容量

可考虑指定ihc::collect调用指令的capacity参数，如果在设计波形中观察到停机码型，表示以下情况存在差异：
  • 任务函数中的数据生成节奏
  • 通过调用指令程序函数读取数据的节奏

决定何时指定capacity参数

当您决定是否添加ihc::launch或ihc::collect能力时，请先考虑以下问题：
  • 是否有花费周期停顿来等待输入数据到达的任务？

    如果是，这些任务需要的启动容量等于输入数据到达任务所需的周期数。

    添加启动容量允许停顿的任务缓冲其启动信号，以便它们不会停顿计划在同一周期启动的其它任务。

    由于consumer（消费者）任务取决于来自生产者任务函数的数据，消费者任务会停顿，直到来自生产者任务的数据到达消费者，因此您应该针对ihc::launch调用添加容量以获得消费者任务。

  • 设计中最慢的任务（即，最后生成初始return信号的任务）完成其首次执行之前是否有任何任务已经完成其首个执行？

    如果是，则在设计中最慢的任务完成之前完成的任务需要额外的收集容量。

    添加等于该任务生产首个return信号和设计中最慢的任务生产首个return信号之间的周期数的容量。

    当您添加收集容量时，任务可以缓冲它们的return信号。会从任务中消耗该缓冲的return信号，从而允许任务在没有停顿的情况下生产更多的return信号。

通常，仅通过返回值进行通信的任务不需要缓冲区容量。顶层组件处理任务函数通信同步，如下图所示：



当任务函数通过流进行通信时，如果任务在其输入准备就绪之前已启动，您可能需要添加容量。在下图中，您需要向使用者任务添加启动容量：



关于向设计添加缓冲区容量的示例，请参阅以下教程： 
<quartus_installdir>/hls/examples/tutorials/system_of_tasks/launch_and_collect_capacity
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