高级综合工具StratusHLS学习笔记(3)
- 2020 年 4 月 2 日
- 筆記
学习目标：
- 学习如何使用Stratus IDE生成存储器模型
- 学习如何在代码中使用存储器模型
1.存储器生成
存储器生成使用Stratus IDE内置的存储器模型生成器，首先使用Stratus IDE打开工程，在左侧边栏中打开project选项卡，打开libraries，右键Memories，选择New Memory Library新建存储器库，新建后可以在工程下发现同名文件夹
随后，右击新建的库memlib选择新建存储器，可以打开如下的界面进行配置：
- Memory name：存储器名称，使用存储器时使用该名称进行调用
- Word size：数据位宽，即每个地址存储多少个bit
- Number of words：地址数量，即有多少个word，存储容量为
bit
- Latency：从地址输入到数据输出消耗的时钟周期数量
- Setup time：通常意义的建立时间加保持时间，即控制信号需要在时钟沿附近保持的长度，不要写0。
- Output delay：输出延迟，即从时钟沿或数据输入到数据输出的延迟时间，不要写0。
- Area：面积，HLS将在综合报告中使用该面积（如果填写）
中间的Option部分可以选择时序的方式，时序有以下几种：
- Allow chaining：使用左侧的Setup time和Output delay计入延迟估算，在必要时插入寄存器
- Disallow chaining：不计入延迟估算，等效于Setup time和Output delay都填写0
- Registers at memories：强制插入寄存器
在这个页面填写常规信息后，点击上方的Port端口添加或编辑端口信息，该界面如下所示。可以通过编辑端口数量、选择端口类型和编辑端口名称，这些端口名称将在波形中体现。
随后点击OK即可生成存储器模型，生成的存储器模型文件结构如下所示：
在调用存储器模型的文件中，需要引用头文件memlib.h
2.存储器使用
在高级综合中使用存储器通过wrapper和port构成：
- wrapper：存储器模块，通过调用该模块生成存储器
- port：访问接口，在一个模块中声明一个存储器的port并将该port和wrapper指针连接即可进行存储器访问
对于wrapper，其声明方式为<memory name>::wrapper<ioConfig> * point，例如声明一个名称为RAM的wrapper，命名为m_mem如下所示：
RAM::wrapper<ioConfig> * m_mem;
定义后需要在构造函数（SC_CTOR）中对其进行实例化和绑定clk和rst端口，如下所示：
m_mem = new RAM::wrapper<ioConfig>("ram_wrapper"); m_mem->clk_rst(clk,rst);
对于port，声明方式为<memory name>::port<ioConfig> port，例如声明一个名称为RAM的port，命名为ram_port如下所示：
RAM::port<ioConfig> ram_port;
同样的，需要在构造函数中绑定clk和rst端口：
ram_port.clk_rst(clk, rst);
并且需要在顶层将wrapper绑定到端口上，如下所示（m_dut为ram_port所属的模块）：
m_dut->ram_port(*m_mem);
随后可以使用类似数组的方式对存储进行访问，访问方式如下所示：
read_data = ram_port[i] // 从i地址读取数据 ram_port[i] = write_data // 将数据写入i地址
最后，需要在project.tcl中添加存储器库，使用use_hls_lib指令，写法如下所示：
use_hls_lib "./memlib"
另外，对于一个存储器模型，具有以下的参数可以方便代码的编写：
|
名称 |
说明 |
|---|---|
|
<memory name>::SIZE |
存储器word数量（Number of words） |
|
<memory name>::address_width |
存储器地址位宽 |
|
<memory name>::data_width |
存储器数据位宽 |
3.实际工程
这里实现了一个将memory集成的加法器功能，功能为输入一个数据i，从存储器的地址i获取数据并与i相加，加法部分模块如下所示：
#ifndef __DUT_TEMPLATE__H #define __DUT_TEMPLATE__H #include "cynw_p2p.h" #include "cynw_fifo.h" #include "defines.h" #include "memlib.h" SC_MODULE(dut_template) { public: cynw_p2p<DT, ioConfig>::in x_in; cynw_p2p<DT, ioConfig>::out y_out; RAM::port<ioConfig> ram_port; // 存储器访问接口 sc_in_clk clk; sc_in<bool> rst; SC_CTOR(dut_template): x_in("x_in"), y_out("y_out"), clk("clk"), rst("rst") { SC_CTHREAD(t, clk.pos()); reset_signal_is(rst, 0); x_in.clk_rst(clk, rst); y_out.clk_rst(clk, rst); ram_port.clk_rst(clk, rst); } void t(); }; #endif
#include "dut_template.h" void dut_template::t() { { HLS_DEFINE_PROTOCOL("reset"); x_in.reset(); y_out.reset(); ram_port.reset(); wait(); } for (int i = 0; i < RAM::SIZE; ++i) // 存储器初始化过程 { ram_port[i] = i; // 写入存储器 } while(1) { HLS_PIPELINE_LOOP(SOFT_STALL, 1, "main_loop"); // 使用流水线 DT x_val = x_in.get(); sc_uint<RAM::address_width> addr = x_val; sc_uint<RAM::data_width> ram_data = ram_port[addr]; // 从存储器中读取数据 DT out_val = x_val + ram_data; y_out.put(out_val); } }
顶层模块如下所示：
#ifndef _DUI_MEM #define _DUI_MEM #include "cynw_p2p.h" #include "cynw_fifo.h" #include "defines.h" #include "memlib.h" #include "dut_template_wrap.h" SC_MODULE(memory_acc_test) { public: cynw_p2p<DT, ioConfig>::base_in x_in; cynw_p2p<DT, ioConfig>::base_out y_out; RAM::wrapper<ioConfig> * m_mem; // 定义RAM的wrapper dut_template_wrapper *m_dut; sc_in_clk clk; sc_in<bool> rst; SC_CTOR(memory_acc_test): x_in("x_in"), y_out("y_out"), clk("clk"), rst("rst") { m_mem = new RAM::wrapper<ioConfig>("ram_wrapper"); // 实例化 m_mem->clk_rst(clk,rst); // 绑定端口 m_dut = new dut_template_wrapper("m_dut"); m_dut->clk(clk); m_dut->rst(rst); m_dut->x_in(x_in); m_dut->y_out(y_out); m_dut->ram_port(*m_mem); // 将wrapper绑定到port上 } }; #endif
对于以上工程，project.tcl中的库部分如下所示：
set LIB_PATH "[get_install_path]/share/stratus/techlibs/GPDK045/gsclib045_svt_v4.4/gsclib045/timing" set LIB_LEAF "slow_vdd1v2_basicCells.lib" use_tech_lib "$LIB_PATH/$LIB_LEAF" use_hls_lib "./memlib"
除此之外，基本与之前的工程相同，进行仿真，不带流水线的结果如下所示：
带流水线的结果如下所示：
可以发现流水线有三级，分别是输入地址、获取输出和计算和。
