【HLS】 数组接口综合 优化

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// E.g. For 8 channels:
// Array Order :  0  1  2  3  4  5  6  7  8     9     10    etc. 16       etc...
// Sample Order:  A0 B0 C0 D0 E0 F0 G0 H0 A1    B1    C2    etc. A2       etc...
// Output Order:  A0 B0 C0 D0 E0 F0 G0 H0 A0+A1 B0+B1 C0+C2 etc. A0+A1+A2 etc...


#include <stdio.h>
typedef short din_t;
typedef short dout_t;
typedef int dacc_t;

#define CHANNELS 8
#define SAMPLES  4
#define N CHANNELS * SAMPLES

void array_io (dout_t d_o[N], din_t d_i[N]) {
	int i, rem;
	// Store accumulated data
	static dacc_t acc[CHANNELS];//8    初始值是0
	// Accumulate each channel
	For_Loop: for (i=0;i<N;i++) {
		rem=i%CHANNELS;//8个channel中第几个
		acc[rem]= acc[rem] + d_i[i];//更新acc
		d_o[i] = acc[rem];
	}
}

           

默认是ram类型

1 array 接口和存储

1.1 input array

input 作为resources，双口ram能够提高读入速度

memory对应C类型为数组

同时读2次

1.2 output array

是interface 选择fifo，输出是单口速度

fifo对应的是指针

2 数组优化

2.1 #pragma HLS ARRAY_PARTITION

数组分割可以提高吞吐量，因为通常数组是使用bram存储，最多有两个读数据口，会受到限制，因此通过数组分割操作，增加多个ram，提高吞吐量。

< type >:

cyclic: 将原数组中元素循环放在cyclic个数组中

block: 将原数组中元素按顺序放在cyclic个数组中

complete:将原数组中元素放在单个寄存器中

• 有多个小内存或多个寄存器，而不是一个大内存。
• 有效地增加了用于存储的读写端口数量。
• 可以潜在地提高设计的吞吐量。
• 需要更多的内存实例或寄存器。

dim：

二维数组AB[6][4]

分成2个 [6][2]

2.2 #pragma ARRAY_PARTITION variable=d_i complete dim=1

3 使用 AXI4-Stream 最优选择

C类型为指针

3.1 pragma HLS unroll

将循环按照factor个数并行，循环范围缩小到循环长度/factor。能够增加数据获取和吞吐量

unroll是针对整个循环的迭代次数优化。

• region:有这个参数，只展开region内的for
• skip_exit_check：用在factor=？未指定

eg

factor分割

for(int i = 0; i < X; i++) {
  pragma HLS unroll factor=2
  a[i] = b[i] + c[i];
}
           

两个两个的取数，每组第一个是第一部分，每组第2个是第2部分

for(int i = 0; i < X; i += 2) {
  a[i] = b[i] + c[i];
  if (i+1 >= X) break;
  a[i+1] = b[i+1] + c[i+1];
}
           

eg

不展开loop1

void foo(int data_in[N], int scale, int data_out1[N], int data_out2[N]) {
  int temp1[N];
  loop_1: for(int i = 0; i < N; i++) {  
    #pragma HLS unroll region
    temp1[i] = data_in[i] * scale;
      loop_2: for(int j = 0; j < N; j++) {
        data_out1[j] = temp1[j] * 123;
      }
      loop_3: for(int k = 0; k < N; k++) {
        data_out2[k] = temp1[k] * 456;
      }
  }
}
           

3.2 pragma HLS pipeline

流水，降低启动间隔initiation interval（N个时钟），每N个时钟开始一个新的循环。默认是1。

pipeline是针对一次循环的内部去优化。

enable_flush：当pineline中的数据有效为低时，将暂停

rewind: 在只有一个循环的结构中开始时执行一次，使得下一次迭代能够连续