Intel® 高层次综合编译器专业版Pro版: 参考手册

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ID 683349
日期 12/04/2023
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文档目录 x
1. Intel® HLS Compiler Pro版参考手册 2. 编译器 3. C语言和库支持 4. 组件接口 5. 组件存储器（存储器属性） 6. 组件中的循环 7. 组件并发 8. 任意精度数学支持 9. 组件目标频率(Target Frequency) 10. 任务系统 11. 库 12. 高级硬件综合控制 13. Intel® High Level Synthesis Compiler Pro版参考总结 A. 高级数学源代码库 B. 支持的数学函数 C. Cyclone® V限制 D. Intel® HLS Compiler Pro版参考手册存档 E. Intel® HLS Compiler Pro版参考手册修订历史
1. Intel® HLS Compiler Pro版参考手册 x
1.1. Intel® HLS Compiler待弃用
2. 编译器 x
2.1. Intel® HLS Compiler Pro版命令选项 2.2. 在您的组件中使用库 2.3. 编译器互操作性（Interoperability） 2.4. Intel® HLS Compiler硬件模式
2.3. 编译器互操作性（Interoperability） x
2.3.1. 单独编译您的测试台和组件
3. C语言和库支持 x
3.1. 支持用于组件综合的C和C++子集 3.2. C和C++库 3.3. 模板和重载函数 3.4. Intel® HLS Compiler Pro版编译器定义的预处理器宏
3.3. 模板和重载函数 x
3.3.1. 模板函数 3.3.2. 重载函数 3.3.3. 函数名称映射
4. 组件接口 x
4.1. 组件调用接口 4.2. Avalon® 流（Streaming）接口 4.3. 管道 4.4. Avalon® 存储器映射Host接口 4.5. Agent（代理）接口 4.6. 稳定的组件参数 4.7. 全局变量 4.8. 组件接口中的结构体 4.9. 复位行为
4.1. 组件调用接口 x
4.1.1. 标量参数 4.1.2. 指针和引用参数 4.1.3. 接口定义实例：组件调用接口控制属性 4.1.4. 接口定义实例：具有标量和指针自变量的组件
4.3. 管道 x
4.3.1. pipe类别及其用途
4.4. Avalon® 存储器映射Host接口 x
4.4.1. 存储器映射Host测试台构造函数（Constructor） 4.4.2. 描述存储器接口的隐式和显式实例 4.4.3. Avalon® Memory-Mapped Host接口和加载-存储-单元（Load-Store Units）
4.4.3. Avalon® Memory-Mapped Host接口和加载-存储-单元（Load-Store Units） x
4.4.3.1. Load-Store Unit类型 4.4.3.2. 存储器访问合并和加载-存储单元
4.5. Agent（代理）接口 x
4.5.1. 控制和状态寄存器（CSR）Agent 4.5.2. Agent存储器
5. 组件存储器（存储器属性） x
5.1. 静态变量
6. 组件中的循环 x
6.1. 循环启动间隔（ii预处理指令） 6.2. 循环依赖项（ivdep预处理指令） 6.3. 循环合并（loop_coalesce预处理指令) 6.4. 循环展开（unroll预处理指令） 6.5. 循环并发(max_concurrency预处理指令) 6.6. 循环迭代推测（speculated_iterations预处理指令 6.7. 循环流水线控制（disable_loop_pipelining预处理指令） 6.8. 循环交叉存取控制（max_interleaving预处理指令） 6.9. 循环融合（Loop Fusion）
6.9. 循环融合（Loop Fusion） x
6.9.1. 循环融合控制（loop_fuse预处理指令） 6.9.2. 循环融合豁免（loop_fuse预处理指令）
7. 组件并发 x
7.1. 存储器空间或I/O内的串行等效性 7.2. 并发控制（hls_max_concurrency属性） 7.3. 组件流水线控制（hls_disable_component_pipelining属性）
8. 任意精度数学支持 x
任意精度数据类型的有点 AC数据类型的限制 Intel® HLS Compiler任意精度浮点数据类型的局限性 8.1. 声明ac_int数据类型 8.2. 声明ac_fixed数据类型 8.3. 声明ac_complex数据类型 8.4. AC数据类型和本地编译器 8.5. 声明hls_float数据类型
8.1. 声明ac_int数据类型 x
8.1.1. 关于ac_int数据类型的重要使用信息 8.1.2. 整数提升（Integer Promotion）和ac_int数据类型整 8.1.3. 调试您使用的ac_int数据类型
8.2. 声明ac_fixed数据类型 x
8.2.1. 运算中的任意精度定点Literal（字面常量）
8.5. 声明hls_float数据类型 x
8.5.1. hls_float数据类型支持的操作符和返回类型 8.5.2. hls_float.h提供的其他数据类型
9. 组件目标频率(Target Frequency) x
9.1. 指定目标II和目标fMAX的效果
10. 任务系统 x
10.1. 任务函数 10.2. 内部流 10.3. 任务系统模拟
11. 库 x
11.1. 静态对象库 11.2. 创建静态对象库 11.3. 从HLS代码创建对象 11.4. 从RTL代码创建对象 11.5. 将对象文件打包到库中
11.3. 从HLS代码创建对象 x
11.3.1. 从HLS代码创建对象 11.3.2. 支持的 OpenCL* 语言结构体
11.4. 从RTL代码创建对象 x
11.4.1. RTL模块和HLS流水线（Pipeline） 11.4.2. 从RTL模块创建静态对象文件
11.4.1. RTL模块和HLS流水线（Pipeline） x
11.4.1.1. RTL模块到HLS流水线（Pipeline）的集成 11.4.1.2. RTL模块接口 11.4.1.3. RTL复位和时钟信号 11.4.1.4. 对象清单文件句法 11.4.1.5. 将HLS数据类型映射到RTL信号 11.4.1.6. 基于RTL的函数的HLS仿真模型 11.4.1.7. RTL模块与部分重配置之间的潜在不兼容性 11.4.1.8. 无停顿（Stall-Free）RTL 11.4.1.9. HLS库的RTL模块限制和局限性
11.4.1.2. RTL模块接口 x
11.4.1.2.1. RTL模块接口信号
11.4.1.3. RTL复位和时钟信号 x
11.4.1.3.1. Intel Agilex® 7和 Intel® Stratix® 10无停顿（Stall-Free）和可停顿（Stallable）RTL模块的特定设计复位要求
11.4.1.4. 对象清单文件句法 x
11.4.1.4.1. ATTRIBUTES的XML元素 11.4.1.4.2. INTERFACE的XML元素 11.4.1.4.3. RESOURCES的XML元素
11.4.1.4.1. ATTRIBUTES的XML元素 x
11.4.1.4.1.1. ALLOW_MERGING和HAS_SIDE_EFFECTS元素之间的交互。
12. 高级硬件综合控制 x
12.1. 数学函数的硬件实现控制 12.2. hls_fpga_reg()函数
12.1. 数学函数的硬件实现控制 x
12.1.1. 数学函数硬件实现总结 12.1.2. --dsp-mode命令选项 12.1.3. ihc::math_dsp_control函数
13. Intel® High Level Synthesis Compiler Pro版参考总结 x
13.1. Intel® HLS Compiler Pro版i++命令行参数 13.2. Intel® HLS Compiler Pro版头文件 13.3. Intel® HLS Compiler Pro版编译器定义的预处理器宏 13.4. Intel® HLS Compiler Pro版关键字 13.5. Intel® HLS Compiler Pro版模拟API（仅测试台） 13.6. Intel® HLS Compiler Pro版组件存储器属性 13.7. Intel® HLS Compiler Pro版循环预处理指令 13.8. Intel® HLS Compiler Pro版范围预处理指令 13.9. Intel® HLS Compiler Pro版组件属性 13.10. Intel® HLS Compiler Pro版组件默认值接口 13.11. Intel® HLS Compiler Pro版组件调用接口控制属性 13.12. Intel® HLS Compiler Pro版组件宏 13.13. Intel® HLS Compiler Pro版技术性任务系统API 13.14. Intel® HLS Compiler Pro版管道API 13.15. Intel® HLS Compiler Pro版流输入接口 13.16. Intel® HLS Compiler Pro版流输出接口 13.17. Intel® HLS Compiler Pro版存储器映射接口 13.18. Intel® HLS Compiler Pro版加载-存储单元控制 13.19. Intel® HLS Compiler Pro版任意精度数据类型
13.13. Intel® HLS Compiler Pro版技术性任务系统API x
13.13.1. ihc::stream分类
A. 高级数学源代码库 x
A.1. 随机数生成程序库 A.2. 矩阵乘法库 A.3. 乔莱斯基分解（Cholesky Decomposition）库
B. 支持的数学函数 x
B.1. math.h头文件提供的数学函数 B.2. extendedmath.h头文件提供的数学函数 B.3. ac_fixed_math.h头文件提供的数学函数 B.4. hls_float.h头文件提供的数学函数 B.5. hls_float_math.h头文件提供的数学函数 B.6. 默认舍入方案和非规格数（Subnormal Number）支持
1. Intel® HLS Compiler Pro版参考手册
2. 编译器
3. C语言和库支持
4. 组件接口
5. 组件存储器（存储器属性）
6. 组件中的循环
7. 组件并发
8. 任意精度数学支持
9. 组件目标频率(Target Frequency)
10. 任务系统
11. 库
12. 高级硬件综合控制
13. Intel® High Level Synthesis Compiler Pro版参考总结
A. 高级数学源代码库
B. 支持的数学函数
C. Cyclone® V限制
D. Intel® HLS Compiler Pro版参考手册存档
E. Intel® HLS Compiler Pro版参考手册修订历史

8. 任意精度数学支持

Intel® HLS Compiler Pro Edition支持一系列优化FPGA的任意精度数据类型，对这些类型的定义在头文件中，您可以将这些头文件包含到设计中。

其中一些头文件由 Mentor Graphics* 提供，它们是经过Apache许可证允许的基于Algorithmic C (AC)数据类型的头文件。关于Algorithmic C数据类型的更多信息，请参阅Mentor Graphics Algorithmic C (AC) Datatypes，可以将其作为您的 Intel® HLS Compiler安装的一部分: <quartus_installdir>/hls/include/ref/ac_datatypes_ref.pdf.

Intel® HLS Compiler还支持任意精度IEEE 754合规浮点数据类型，但该数据类型并不基于AC数据类型。

Intel® HLS Compiler支持以下任意精度数据类型:
表 18.   Intel® HLS Compiler Pro Edition支持的任意精度数据类型
数据类型 英特尔头文件 描述
ac_int HLS/ac_int.h 任意宽度整数支持
要了解更多，请查阅以下教程：
  • <quartus_installdir>/hls/examples/tutorials/ac_datatypes/ac_int_basic_ops
  • <quartus_installdir>/hls/examples/tutorials/ac_datatypes/ac_int_overflow
  • <quartus_installdir>/hls/examples/tutorials/best_practices/struct_interfaces
ac_fixed HLS/ac_fixed.h 任意精度浮点数支持

要了解更多信息，请查看教程： <quartus_installdir>/hls/examples/tutorials/ac_datatypes/ac_fixed_constructor

HLS/ac_fixed_math.h 针对任意精度浮点数据类型的非数学函数的支持

要了解更多信息，请查看教程: <quartus_installdir>/hls/examples/tutorials/ac_datatypes/ac_fixed_math_library

ac_complex HLS/ac_complex.h 复数支持
hls_float HLS/hls_float.h 任意精度浮点数支持
HLS/hls_float_math.h 支持常用指数函数、对数函数、幂函数和三角函数。
要了解更多信息，请查看以下教程：
  • <quartus_installdir>/hls/examples/tutorials/hls_float/1_reduced_doubl
  • <quartus_installdir>/hls/examples/tutorials/hls_float/2_explicit_arithmetic
  • <quartus_installdir>/hls/examples/tutorials/hls_float/3_conversions
当您在设计中包含了其他头文件时， Intel® HLS Compiler还支持以下数据类型的一些非标准数学函数:
  • ac_fixed数据类型

    包括HLS/ac_fixed_math.h头文件

  • hls_float数据类型

    包括HLS/hls_float_math.h头文件

任意精度数据类型的有点

与在组件中使用标准C/C++数据类型相比，任意精度数据类型具有以下优势:

  • 您可以为电路中的各种操作实现更窄的数据路径和处理元素。
  • 数据类型确保所有操作都以一定大小来执行，从而保证不会丢失任何数据。但是，如果将数据存储到数据类型太窄的位置，则仍然可能会丢失数据。

AC数据类型的限制

AC数据类型具有以下限制:

  • 乘法器只能生成512位结果。
  • ac_int数据类型的除法器被限制为最大128位无符号数或127位有符号数。
  • ac_fixed数据类型的除法器被限制为最大64位无符号或有符号数。
  • 由 Intel® HLS Compiler为优化的FPGA提供的头文件与GCC或MSVC不兼容。因而使用 Intel® HLS Compiler头文件时，您不能使用GCC或MSVC编译测试台。但是您的组件和测试台都必须使用 Intel® HLS Compiler。

    要使用GCC或MSVC编译AC数据类型，请参考 Intel® HLS Compiler提供的AC数据类型标头内容，具体详情请参阅AC数据类型和本地编译器。

  • Cyclone® V器件不支持ac_int数据类型的bit_fill_hex实用工具函数。

Intel® HLS Compiler任意精度浮点数据类型的局限性

hls_float数据类型具有如下局限性:
  • 使用ihc_pown函数时，指数必须为有符号类型。如果指数是无符号类型，则将指数重新定义为有符号的类型，并根据需要增加位宽度。

    如果您将无符号类型用作指数，则从ihc_pown函数得到的结果错误。

    例如，以下代码片段生成错误结果: 
    // Sample Code: 
hls_float<8, 7> a = 2; 
ac_int<4, false> b = 12;
… = ihc_pown(a , b); // !!! Produces incorrect result
    以下代码片段生成正确的结果: 
    // Workaround: 
hls_float<8, 7> a = 2;
ac_int<5, true> b = 12; // Use a signed type for the exponent.
                        // The bit width is increased from 
                        //4 bits to 5 bits
… = ihc_pown(a , b); // Produces correct result
  • 将hls_float数据类型转换成无符号整数会生成有符号整数转换。请确保将hls_float值转换成有符号的整数，并且足够大到可以包含被转换的hls_float值(例如，通过使用ac_int数据类型)。
  • 针对float和double数据类型执行的浮点优化成常数并不针对hls_float数据类型。
  • Intel® HLS Compiler提供的hls_float头文件与GCC或Microsoft Visual Studio不兼容。当您使用 Intel® HLS Compiler头文件时，不能使用GCC或Microsoft Visual Studio编译您的测试台。您的组件和测试台必须由 Intel® HLS Compiler编译。请参阅编译器互操作性（Interoperability）了解详细信息。
  • 高层次设计报告不会显示hls_float数据类型的位宽。
  • 常数初始化仅适用于归零(RZERO) rounding mode.

本章节内容
声明ac_int数据类型
声明ac_fixed数据类型
声明ac_complex数据类型
AC数据类型和本地编译器
声明hls_float数据类型

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