【Vitis Accel】3 - HLS Kernel 示例代码分析（1/2）

最新推荐文章于 2024-06-18 18:28:58 发布

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#c++ #fpga开发

本文深入分析 Vitis 加速平台中HLS Kernel的实现，以vadd为例，详细解读代码结构、关键词、参数定义和数据流dataflow，探讨如何高效实现数据在Host和Kernel间的流动，以及利用Dataflow pragma实现并行计算。

前言

前一篇文章大致介绍了 Vitis 开发环境，那么接下来通过实现向量加法的简单 Hello World 进一步了解 Vitis 的 Host 和 Kernel 结构。

工程文件：Github - Hello World (HLS C/C++ Kernel)

代码分析：Kernel - vadd.cpp

1. 代码结构

代码结构：load / compute / store
在这里插入图片描述

2. 关键词解释

load / store：尽可能高效地完成数据在 Kernel 和 Host 之间的流动
compute：表现为一系列运算函数（compute functions），数据通过 HLS streams 传递，包含一组嵌套的循环。
HLS steams：hls::stream在运算函数之间传递数据，具有阻塞（blocking）逻辑的特征，可以在函数之间同步变量值
Dataflow pragma：指示 compiler 使能任务级（task-level）流水，是并行、流水执行 load / compute / store 的必要步骤
vector 数据类型：hls::vector，vector 的长度由 I/O 端口的宽度决定。将计算单元的宽度设置成与 I/O 端口的宽度相同可以更高效的使用资源。

3. 代码逐段分析

3.1 参数定义

// vdd.cpp line 61-70
// Includes
#include <hls_vector.h>
#include <hls_stream.h>
#include "assert.h"

#define MEMORY_DWIDTH 512
#define SIZEOF_WORD 4
#define NUM_WORDS ((MEMORY_DWIDTH) / (8 * SIZEOF_WORD))

#define DATA_SIZE 4096

// TRIPCOUNT identifier
const int c_size = DATA_SIZE;

可以在 Includes中看到我们将要使用的两种数据类型hls::stream和hls::vector。前者在运算函数之间阻塞地传递数据，后者主要用于 I/O 端口。
在计算NUM_WORDS时，由于一个 kernel 端口的最大值为 512 bits，因此有

NUM_WORDS = 512 bits / (8 bits per byte * 4 byte per word)
DATA_SIZE规定了我们实际需要运算的数据长度，一般远长于 I/O 端口宽度。在本例中，我们待求和的数据是DATA_SIZE个 int 型数据

// host.cpp line 29
size_t vector_size_bytes = sizeof(int) * DATA_SIZE;

最后一句对tripcount的设置与 HLS pragma loop_tripcount 的设置有关。语法为
```
#pragma HLS loop_tripcount min=<int> max=<int> avg=<int>
```
min, max, avg 分别对应循环迭代的最小、最大和平均次数。

从系列的第一篇文章