Vitis HLS相关问答详解-电子发烧友网

在 8 月 3 日举行的针对如何利用 AMD Vitis HLS 提高任务级并行性的网络研讨会中，我们深入探讨了任务级并行性的相关优势和使用方法。本次研讨会中我们收到了来自广大用户和网友的热情提问，针对代表性较强的问题，专家在线进行了集中答疑，研讨会后我们另精选出部分高频问题在本文中做出进一步解答。

1. 所谓多任务，在 C/C++ 代码编写方面是否有新的规则或要求？或是会自动进行多任务的切分？

需要手工在 C++ 代码里明确指定可并行执行的任务（用 task，添加头文件 hls_task.h)，同时可并行执行的 task 接口（对应 C++ 函数的形参）必须是 stream 或 stream_of_blocks。

2. 数据驱动型设计要求反馈指的是什么呢？可以举个例子吗？

数据驱动型支持反馈不是要求反馈，例如：funcA 输出给 funcB, funcB 输出给 funcC，funcC 的有一个输出给到 funcA 构成反馈支路。简单地说，数据流向不是单一向前的。

3. 具体代码应用中怎么快速识别出那两种并行任务的区别在哪里？

要从数据流的角度考虑，例如，数据流单一流动且后续用到的数据依赖于之前函数的输出，这种情况下是控制驱动型。funcA -> funcB -> funcC -> funD

如果数据流形成分支，但仍有依赖关系，比如 funcA -> funcB1，同时 funcA -> funcB2，那么 funcB1 和 funcB2 就是并行执行的两个任务，这就是数据驱动型。

4. 我们在使用 C/C++ 描述算法时，只需关注算法本身就可以了，但是 FPGA 好像不是这样，比如 C/C++ 没有时序的概念， HLS 如何解决这个问题？

HLS 工作原理主要有两大内容：Schedule，这个过程是提取状态控制的过程，判断什么时候执行什么操作；Binding，这个过程是指定这些操作用 FPGA 内的什么资源来实现。前者管理时序，后者管理资源。

5. 请问在直播讲解的示例中，Data_TLP 为什么能带来这么大的性能提升？示例中任务不是多么复杂，为什么 DATAFLOW 的延迟和 II 会那么高？

因为 DATA_TLP 是多个任务并行执行，而 DATAFLOW 尽管相比于原始已经有了并行性，但是一种流水的方式，所以延迟和II 都会比纯粹的并行多任务要大。

6. Stream 如果是 fifo，可以通过 pragma 指定深度吗？

可以不用 pragma 指定，在定义 stream 时就可以指定，例如：hls_stream，当然也可以通过 pragma STREAM 指定。

7. HLS 是否对硬件有特殊要求？

使用 Vitis HLS，只要芯片型号是 AMD Xilinx 7 系列 FPGA 到 Versal Adaptive SoC 芯片就可以。

8. Task 这个语法，在 2023 之前的版本里支持吗？

从 Vitis HLS 2022.2 版本开始支持。

9. HLS 能编写成一个 IP，用于流片吗？

这个需要先了解 HLS 的本质：它是把高层次语言比如 C++/C 描述的算法转换成传统的硬件语言，最终在 FPGA 上实现。采用 AMD Vitis HLS 时，选择的目标芯片只能是 AMD 的 FPGA。但从广义上来讲，如果生成的 RTL 代码不受具体 FPGA 芯片型号的限制，可以封装成 IP 使用，但到流片还有很大一段距离。

10. 请问 HLS 在做协议组帧方面，与 Verilog 相比是否更有优势？

HLS 在复杂算法方面的实现上更有优势，像这种协议组帧更适合用 HDL 比如 Verilog 或 VHDL 描述。

11. HLS 设计的验证如何保证充分性？

这个要从 C++ 测试平台的代码覆盖率角度考虑，要专门的工具来测试代码覆盖率，所以要保证验证的重复性就要保证代码覆盖率为 100%。

12. 要用好 HLS 有没有学习 Verilog 的必要？

如果你是软件工程师，没有 FPGA 背景知识，那么学习 HLS 需要先了解一下 FPGA 的内部结构和工作机制，没有多大必要专门学习 Verilog。

13. 如何对 HLS 工程进行时钟频率的提升优化？

首先，要从算法本身考虑，结合数据流进行算法分割。此外还有两个方面要考虑：一是代码风格，尽可能保证 C++ 代码风格遵循 HLS 的规范，二是如何使用 pragma，通过 pragma 来改善性能。

14. HLS 的线性代数库被移除后，还有什么库函数可以方便地实现矩阵乘法吗？

HLS 线性代数库并没有被移除，而是统一放到了 Vitis Library 里了。

这里既有矩阵乘也有矩阵分解。

15. HLS 封装的 IP 能像 Verilog 那样做参数化选择吗？