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） loop_fuse代码块中的功能调用 嵌套式depth(N)子句 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
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

6.9.1. 循环融合控制（loop_fuse预处理指令）

使用loop_fuse指令告知编译器尝试融合两个相邻的循环而不影响任一循环的功能，同时覆盖编译器对融合循环的有益性分析。

融合相邻循环有助于减少组件中的循环控制开销量，从而有助于减少所使用的FPGA面积，并且可以通过将两个循环作为一个（融合）循环来执行从而提高性能。

将loop_fuse指令应用到一个代码的模块以指示应考虑将代码块中的循环进行融合，如下所示： 
#pragma loop_fuse [depth(N)] [independent]
  {
  ...
  }
默认情况下，仅考虑融合相邻的顶层（非嵌套）循环。使用指令的depth(N)子句来指示融合相邻循环时编译器应考虑嵌套深度的级数。指定depth(1)相当于表明只会考虑将相邻的顶层循环进行融合。 
#pragma loop_fuse
 // can also be 
// #pragma loop_fuse depth(1)
{
  L1: for(...) {}
  L2: for(...) {
    L3: for(...) {}
    L4: for(...) {
      L5: for(...) {}
      L6: for(...) {}
    }
  } 
}

默认情况下（或depth(1)），最初仅考虑将循环L1和L2进行融合。 

#pragma loop_fuse depth(2)
{
  L1: for(...) {}
  L2: for(...) {
    L3: for(...) {}
    L4: for(...) {
      L5: for(...) {}
      L6: for(...) {}
    }
  }
}
以及depth(2)，首先考虑以下循环对进行融合：
  • L1和L2
  • L3和L4
 
#pragma loop_fuse depth(3)
{
  L1: for(...) {}
  L2: for(...) {
    L3: for(...) {}
    L4: for(...) {
      L5: for(...) {}
      L6: for(...) {}
    }
  }
}
对于depth(3)，首先考虑以下循环对进行融合：
  • L1和L2
  • L3和L4
  • L5和L6

当循环满足条件时，编译器会自动考虑合并具有相同行程计数的相邻循环。您还可以使用loop_fuse指令告知编译器考虑融合具有不同行程计数的相邻循环。

由于将loop_fuse指令应用于代码块，编译器在确定可以安全合并循环时始终尝试合并块中的相邻循环（具有相同或不同行程计数）。如果两个循环满足循环融合（Loop Fusion）的Fusion Criteria部分中描述的合并标准，则认为它们可以安全合并。

如下实例展示了融合具有不同行程计数的循环的效果：
未融合的循环 融合环 
#pragma loop_fuse
{
	for (int i = 0; i < N; i++) {
  		// Loop Body 1
	}
	for (int j = 0; j < M; j++) {
  		// Loop Body 2
	}
}
 
for (int f = 0; f < max(M,N); f++) {
  if (f < N) {
    // Loop Body 1
  }
  if (f < M) {
    // Loop Body 2
  }
}
融合的循环本身可以考虑与其它循环融合。例如，在下面的代码中，首先考虑将L1和L2融合。然后可以考虑将得到的融合循环与L4融合。 
#pragma loop_fuse
{
  L1 for(...) {}
  L2 for(...) {
    L3 for(...) {}
  }
  L4 for(...) {}
}

使用independent选项来覆盖依赖项安全检查。如果您指定了independent选项，则表示您向编译器保证由loop_fuse指令指示的循环融合对是安全。换言之，融合循环中没有负距离依赖关系。如果它不安全，您的组件中可能会遇到功能错误。

loop_fuse代码块中的功能调用

如果功能调用发生在带有以loop_fuse指令批注的代码块中 并且并且内联的功能调用包含循环，则生成的循环可以作为循环融合的选择对象。

嵌套式depth(N)子句

当您嵌套loop_fuse指令时，可能会创建重叠的可选对象循环集。

请考虑如下实例： 
#pragma loop_fuse depth(2) independent
{
  L1: for(...) {}
  L2: for(...) {
    #pragma loop_fuse depth(2)
    {
      L3: for(...) {}
      L4: for(...) {
        L5: for(...) {}
        L6: for(...) {}
      }
    }
  }
}
在此实例中，编译器考虑融合以下循环对：L1/L2、L3/L4和L5/L6。此外，编译器会覆盖以下循环对的编译器负距离依赖性分析：L1/L2、L3/L4。
另一个实例显示使用loop_fuse指令的效果，请参考以下教程： 
<quartus_installdir>/hls/examples/tutorials/best_practices/loop_fusion
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