HLS优化方法DATAFLOW你用了吗

Lauren的FPGA

发布于 2020-06-04 16:23:19

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上期内容：异步跨时钟域电路该怎么约束

DATAFLOW作为HLS的一种优化方法，对于改善吞吐率（Throughput）、降低延迟（Latency）非常有效。

DATAFLOW的作用对象

DATAFLOW可以作用于函数，也可以作用于for循环。如下图所示（图片来源Figure62, Figure 63, ug902）。无论是作用于函数还是for循环，都要求数据在函数之间顺序流动，没有反馈回路。

DATAFLOW优化前后对比

我们看一个简单的案例，如下图所示（图片来源Figure64, ug902）。顶层函数top下调用了3个子函数。这3个子函数之间的数据是顺序流动的，因此可以用DATAFLOW来优化。如果不使用DATAFLOW，意味着func_A处理结束，才能处理func_B，func_B处理结束，才能处理func_C。这其实就是C语言的处理方式即顺序执行。但从硬件角度看，只有func_A有输出数据，就可以传递给func_B进行处理。这就实现了这3个函数的并行处理，从而将II由8降至3，Latency由8降至5。

DATAFLOW的原理

DATAFLOW需要额外的硬件资源开销。这是因为Vivado HLS会对相应的函数或者循环进行分析，然后对中间数据（子函数的输出或者循环体中的变量）进行缓存。缓存可能需要用到FIFO或者采用乒乓Buffer（RAM）的方式，如下图所示（图片来源Figure65, ug902）。通常对于标量，HLS会采用FIFO缓存；对于数组，HLS会采用乒乓Buffer缓存。