概要

ザイリンクス SDx™ ツール (SDAccel™ 環境、SDSoC™ 環境、および Vivado® HLS を含む) は、ソフトウェア アプリケーションの要素を分割してその一部を FPGA ベースのハードウェア カーネルで実行し、ハードウェアがプロセッサまたはエンベデッド プロセッサで実行されるアプリケーションとスムーズに機能するようにすることができるツールです。デフォルトの状態でも多くのアプリケーションで十分な結果が得られますが、ハードウェア パーティションで最高の QoR (結果の品質) を引き出し、カーネルのパフォーマンスおよびデータ スループットを向上し、レイテンシおよびカーネルで使用されるリソースを削減するには、ハードウェア ロジックの最適化が必要な場合もあります。それには、ハードウェア カーネルのコンパイルおよび合成に指示を与えたり、プロセッサとハードウェア ロジック間のデータ ムーバーの機能を最適化したりするため、特定の属性、指示子、またはプラグマを使用できます。

このガイドでは、SDx 開発環境でシステム レベルのアプリケーションの OpenCL™ C 言語または標準 C/C++ 言語定義に使用可能なプラグマの形式とタイプを説明します。
  • OpenCL の属性は OpenCL 言語規格で定義され、ハードウェア カーネルに最適化が適用されます。
  • ザイリンクスでは追加の OpenCL 属性を提供しています。これらの属性には、名前の冒頭に xcl_ が付いています。
  • SDS プラグマは C または C++ 言語で定義され、SDSoC デザイン プロジェクトのインターフェイス、データ ムーバー、およびハードウェア カーネルに適用されます。
  • HLS プラグマは C または C++ 言語で定義され、Vivado HLS のハードウェア カーネルに最適化を適用するために SDx フローで使用できます。
  • 指示子は Vivado HLS Tcl コマンドで、HLS プラグマのようにハードウェア パーティションに適用できますが、ここでは詳細は説明しません。詳細は、『Vivado Design Suite ユーザー ガイド: 高位合成』 (UG902) を参照してください。

カーネル最適化は、カーネル インターフェイスにデータが到達したらすぐにすべてのデータを消費できるプロセッシング ロジックを作成することを目的として実行されます。これは通常、関数のパイプライン処理、ループ展開、配列分割、データフローなどの手法を使用してデータパスを一致させるようにプロセッシング コードを展開することによって達成されます。このガイドでは、最適化を支援するため、属性およびプラグマについて説明します。

最適化プラグマおよび属性は、次のオブジェクトおよびスコープに適用できます。
  • インターフェイス: プラグマをインターフェイスに適用すると、インターフェイスは最上位関数に含まれるので、プラグマは最上位関数に適用されます。
  • 関数: プラグマを関数に適用すると、関数のスコープ内のすべてのオブジェクトにプラグマが適用されます。プラグマの効果は、関数の次の階層レベルで停止します。ただし、階層のループを繰り返し展開する PIPELINE プラグマなど -recursive オプションをサポートまたは使用するプラグマは例外です。
  • ループ: プラグマをループに適用すると、ループのスコープ内のすべてのオブジェクトにプラグマが適用されます。たとえば、LOOP_MERGE プラグマをループに適用すると、そのループ自体ではなく、ループ内の下位ループに適用されます。
  • 配列: プラグマを配列に適用すると、その配列を含むスコープに適用されます。
  • 領域: プラグマを領域に適用すると、その領域のスコープ全体に適用されます。領域は、{ } で囲まれたエリアです。次に例を示します。
    {
the scope between these braces is a region
}
    ヒント: 最適化は、関数およびループに適用するのと同じように領域に適用できます。
  • ループおよび領域にラベルを付けて、コードで検索したりプラグマを設定しやすくできます。次に、ラベル付きとラベルなしのループおよび領域の例を示します。
    // Example of a loop with a label
My_For_Loop:for(i=0; i<3;i++ {
printf(“This loop has the label My_For_Loop \n”);
}

// Example of an region with no label
{
printf(“The scope between these braces has NO label”);
}

// Example of a NAMED region
My_Region:{
printf(“The scope between these braces HAS the label My_Region”);
}

  • 属性またはプラグマの引数の値を指定する際、リテラル値 (1、55、3.14 など) を使用するか、#define を使用してマクロを渡すことができます。次の例では、属性およびプラグマをリテラル値で指定しています。

    __attribute__((xcl_array_partition(cyclic,5,1)));

#pragma HLS ARRAY_PARTITION variable = k_matrix_val  cyclic   factor=5

    次の例では、定義されているマクロを使用しています。

    #define E 5
#pragma HLS ARRAY_PARTITION variable = k_matrix_val  cyclic   factor=E

__attribute__((xcl_array_partition(cyclic,E,1)));
    重要: 属性およびプラグマでは、宣言された定数を使用して値を指定しないでください。宣言された定数はサポートされていません。