赛灵思高层次综合工具加速FPGA设计
Xilinx发布Vivado2014
Xilinx发布Vivado2014.3、SDK及最新UltraFast提升Zynq SoC生产力All Programmable 技术和器件的全球领先企业赛灵思公司（Xilinx, Inc. (NASDAQ:XLNX)）今天宣布推出可编程行业唯一 SoC 增强型设计套件Vivado®设计套件的2014.3版本、SDK 和最新 UltraFast™ 嵌入式设计方法指南，为 Zynq®-7000 All Programmable SoC 的生产力带来重大突破。
伴随此款最新版Vivado 设计套件推出的还包括其內含的Vivado 高层次综合(HLS)和IP集成器的增强功能，以及最新性能监控与可视化功能。
实践证明，这些加强功能与最新 UltraFast 嵌入式设计方法指南相结合，可将生产力提升10倍以上。
加速实现和验证：Vivado HLS 增强了从 C 语言综合的质量结果（QoR，Quality-of-Results）和AMBA AXI-4接口的自动推理功能，从而加速了集成的时间并提升了集成质量。
利用 Vivado HLS，可以直接根据 C 算法规格描述创建和验证 IP，不仅可以快速实现可与手动编码 RTL 媲美的设计，而且验证速度比 RTL 仿真快好几个数量级。
Vivado HLS 现已得到逾千名设计人员的广泛采用，其还可支持不断发展壮大的硬件实现式软件库生态系统。
增强型 Vivado 设计套件2014.3可支持超过40项 OpenCV 函数，现由赛灵思创投公司和联盟合作伙伴 Auviz Systems 公司提供。
加速集成：Vivado IPI 的增强功能包括：新增数据流和存储器映射 AXI 互联之间的自动连接功能，可促进并简化IP在 Zynq SoC 系统中的集成。
而 Vivado IPI 的另一项新增功能是一项针对赛灵思高级联盟合作伙伴 IP 的按键式 IP 评估要求。
VIVADO设计流程介绍
VIVADO设计流程介绍Vivado是赛灵思公司（Xilinx）开发的一款EDA设计工具套件，用于硬件描述语言（HDL）设计的综合、实现和验证。
Vivado提供了一个全面的设计环境，可用于FPGA和SoC设计，具有先进的综合和实现算法，以及直观的用户界面。
Vivado的设计流程涉及以下几个主要步骤：设计规划、设计实现、验证和调试以及比特流生成。
下面将对每个步骤进行详细说明。
设计规划是设计流程的第一步，用于确定设计的目标和约束。
在此阶段，需要定义设计的输入和输出接口，选择正确的器件和FPGA平台，以及设置设计的时序约束。
设计规划阶段还包括分析设计的资源利用情况，如查看资源使用情况报告、时钟频率估计和功耗估计。
设计实现是设计流程的核心步骤，涉及将设计描述转化为可执行的硬件。
在此阶段，首先需要进行综合，将设计描述语言（如VHDL或Verilog）转化为门级网表。
综合后，需要进行布局布线，将逻辑网表映射到FPGA的资源上，并通过连接器将其连接起来。
此外，此阶段还包括时序优化、器件配置和引脚映射等步骤。
验证和调试是设计流程中不可或缺的一步，用于验证设计是否正确并进行必要的调试。
在此阶段，可以使用模拟器来验证设计的功能，并通过仿真波形查看信号的正确性。
此外，还可以使用调试工具对设计进行调试，如对时序约束进行分析、时钟域分析和信号探查等。
比特流生成是设计流程的最后一步，用于生成比特流文件，以便将设计加载到目标FPGA设备中。
在此阶段，需要对设计进行位流生成和配置文件生成。
生成比特流文件后，可以使用编程器将其加载到FPGA设备中，并进行性能和功能验证。
除了以上主要步骤外，Vivado还提供了其他一些功能和工具，如IP集成、时序分析、系统集成和快速设计连接等。
IP集成允许用户将现有的IP模块集成到设计中，以加速设计的开发。
时序分析工具可以帮助用户分析设计的时序路径，并进行时序优化。
系统集成和快速设计连接工具可用于将FPGA设计与其他系统级模块（如处理器和外设）进行集成。
FPGA开发全攻略——FPGA发展以及赛灵思系列产品
FPGA开发全攻略——FPGA发展以及赛灵思系列产品原⽂链接：可编程逻辑器件的发展历史可编程逻辑器件的发展可以划分为4个阶段，即从20世纪70年代初到70年代中为第1段，20世纪70年代中到80年代中为第2阶段，20世纪80年代到90年代末为第3阶段，20世纪90年代末到⽬前为第4阶段。
第1阶段的可编程器件只有简单的可编程只读存储器(PROM)、紫外线可擦除只读存储器(EPROM)和电可擦只读存储器(EEPROM)3种，由于结构的限制，它们只能完成简单的数字逻辑功能。
第2阶段出现了结构上稍微复杂的可编程阵列逻辑(PAL)和通⽤阵列逻辑(GAL)器件，正式被称为PLD，能够完成各种逻辑运算功能。
典型的PLD由“与”、“⾮”阵列组成，⽤“与或”表达式来实现任意组合逻辑，所以PLD能以乘积和形式完成⼤量的逻辑组合。
第3阶段赛灵思和Altera分别推出了与标准门阵列类似的FPGA和类似于PAL结构的扩展性CPLD，提⾼了逻辑运算的速度，具有体系结构和逻辑单元灵活、集成度⾼以及适⽤范围宽等特点，兼容了PLD和通⽤门阵列的优点，能够实现超⼤规模的电路，编程⽅式也很灵活，成为产品原型设计和中⼩规模(⼀般⼩于10000)产品⽣产的⾸选。
这⼀阶段，CPLD、FPGA器件在制造⼯艺和产品性能都获得长⾜的发展，达到了0.18 ⼯艺和系数门数百万门的规模。
第4阶段出现了SOPC和SOC技术，是PLD和ASIC技术融合的结果，涵盖了实时化数字信号处理技术、⾼速数据收发器、复杂计算以及嵌⼊式系统设计技术的全部内容。
赛灵思和Altera也推出了相应SOCFPGA产品，制造⼯艺达到65nm ，系统门数也超过百万门。
并且，这⼀阶段的逻辑器件内嵌了硬核⾼速乘法器、Gbits差分串⾏接⼝、时钟频率⾼达500MHz的PowerPC™微处理器、软核MicroBlaze、Picoblaze、Nios以及NiosII，不仅实现了软件需求和硬件设计的完美结合，还实现了⾼速与灵活性的完美结合，使其已超越了ASIC器件的性能和规模，也超越了传统意义上FPGA的概念，使PLD的应⽤范围从单⽚扩展到系统级。
vivado implementation策略
Vivado Implementation 策略Vivado 是由赛灵思公司（Xilinx）推出的一款集成电路开发工具，专门用于 FPGA／CPLD 的设计、仿真、调试和实现。
Vivado Implementation 策略指的是在使用 Vivado 进行 FPGA 设计时，针对不同的项目需求和目标硬件评台，制定合适的实现策略，以优化设计的性能、功耗和资源利用率。
下面我们来探讨一些常见的 Vivado Implementation 策略。
一、时序约束优化在 FPGA 设计中，时序约束的准确性对于设计的性能至关重要。
通过合理地设置时序约束，可以确保设计在目标时钟频率下能够正常工作，并且最大化地利用 FPGA 资源。
时序约束还可以帮助 Vivado 在实现过程中更好地优化逻辑综合和布局布线，进而提高设计的时序稳定性和抗干扰能力。
在进行 Vivado Implementation 时，需要仔细分析设计中的关键路径，准确设置时序约束，并根据需要进行时序优化，以达到设计的性能指标。
二、资源利用率优化在 FPGA 设计中，资源利用率优化是指在实现过程中最大化地利用FPGA 提供的逻辑单元、存储单元和 DSP 资源，以及减少设计对资源的竞争和冲突。
为此，在进行 Vivado Implementation 时，可以采取一些策略来优化资源利用率，例如合并逻辑、减少冗余逻辑、优化存储器结构、合理分配 DSP 资源等。
通过合理的资源利用率优化，可以有效降低设计的成本和功耗，提高设计的可靠性和稳定性。
三、功耗优化随着移动设备、物联网、人工智能等应用的不断发展，对于 FPGA 设计的功耗要求也越来越高。
在 Vivado Implementation 过程中，需要采取一些策略来优化设计的功耗。
可以通过减少逻辑单元、优化时钟管理、采用低功耗 IP 核等方式来降低设计的功耗。
还可以利用Vivado 提供的功耗分析工具来评估设计的功耗情况，进一步优化设计的功耗性能。
赛灵思Versal ACAP产品说明书
白皮书：Versal ACAPWP505 (v1.0) 2018 年 10 月 2日Versal:首款自适应计算加速平台 (ACAP)正式推出 Versal ACAP ，一个完全支持软件编程的异构计算平台，将标量引擎、自适应引擎和智能引擎相结合，实现显著的性能提升，其速度超过当前最高速的 FPGA 20 倍、比当今最快的 CPU 实现快 100 倍，该平台面向数据中心、有线网络、5G 无线和汽车驾驶辅助应用。
© Copyright 2018 年赛灵思公司版权所有。
Xilinx 、赛灵思标识、Artix 、ISE 、Kintex 、Spartan 、Virtex 、Vivado 、Zynq 及本文提到的其它指定品牌均为赛灵思在美国及其它国家的商标。
“PCI ”、“PCIe ”和“PCI Express ”均为 PCI-SIG 拥有的商标，且经授权使用。
AMBA 、AMBA Designer 、ARM 、ARM1176JZ-S 、CoreSight 、Cortex 、PrimeCell 均属于 ARM 在欧盟和其他国家和地区的注册商标。
所有其它商标均是其各自所有者的财产。
摘要近来涌现的技术挑战迫使业界跳出传统的通用 (one-size-fits-all) 型 CPU 标量处理解决方案，进而探索新的发展方向。
大型的矢量处理 (DSP-GPU) 技术能够解决一些问题，但由于其灵活性欠佳及低效率存储器带宽的使用，导致再次陷入了传统的扩展挑战。
传统 FPGA 解决方案提供可编程存储器层级，但传统的硬件开发流程一直是阻碍数据中心市场等应用领域广泛、大规模采用FPGA 的障碍。
该解决方案将所有这三大要素与一个新的工具流相结合，通过单个自适应计算加速平台 (ACAP)，提供了从框架到 C 到 RTL 级编码的各种不同抽象。
赛灵思 Versal ™ ACAP 作为一大新器件门类，支持用户利用三大可编程要素定制自己的特定领域专用架构 (DSA)。
基于硬件描述语言HDL的FPGA开发
通常来说，我们要解决一个复杂问题，常用的办法就是分解任务，我们需要划分清楚哪些是在硬件上完成，哪些通过软件完成。在FPGA，这种分解非常困难和复杂。例如：哪部分用编程逻辑（硬件），哪部分使用片上的芯片。如何合理分配片上内存，内不足时，如何优化……
作为HLS工具，一定要支持并行。比如：lgeup就整合了对pthead,OpenMP的支持。英特尔推出了OpenCL SDK，将其引和HLS，并生成FPGA硬件电路逻辑和CPU代码两部分，从而实现FPGA作为硬件加速模块的快速开发。
尽管如此，HLS要完全替代人工的RTL建模，还有很长的路要走。对于FPGA而言，内存瓶颈是制约性能的关键要素，所以，如何有效利用片上和片外的各类存储单元，是HLS的研究热点。
这里，我不得不再强调一下HLS的概念，因为记不住，搞不太懂。
High-Level Synthesis简称：HLS指的是将高层次语言描述的逻辑结构，自动转换成低抽象级语言描述的电路模型的过程。有点象我们软件领域讲的Java语法在运行时，根据不同的机器翻译成不同的机器字节码。所谓高层次语言，通常指的是C，C++，SystemC等，通常有点较高的抽象度，并且往往不具有时钟或时序的概念，相比之下，诸如Verilog，VHDL，SystemVerilog等低层次语言，通常用来描述时钟周期精准的寄存器传输级电路模型，这也就是当前ASIC或者FPGA设计最为普遍使用的电路建模和描述方法。
为什么要使用HLS？
1:这是一个趋势。因为集成电路的复杂度太高，已经逐渐超过人类可以手工管理的范畴。使用RTL代码，代码行过多，不现实。而使用C，C++等高层语言，可以将代码缩至10%。
加速ASIC原型验证 Synopsys的HAPS-80提供高达100MHz性能
加速ASIC原型验证 Synopsys的HAPS-80提供高达100MHz性能原型验证的挑战现在做产品时，人们不仅关注ASIC本身，对软件平台更关注。
因此设计送到Fab(芯片厂)生产之前，要做一些早期的原型认证。
无论是ASIC设计者还是原型认证平台的开发者，现在关注两方面。
图：HAPS硬件和ProtoCompiler软件首先是性能，最终产品可能要跑到GHz的频率，而且很多客户的项目时间越来越短，有些只有1年或6个月时间。
在原型认证平台方面，人们期待高性能的软件开发，而目前市场上只是几十M、上百M赫兹的产品。
另外，产品要接近最终产品的真实性，所以现在从原型验证的需求上看，无论是软件工具还是硬件设备，市场上的产品组合很多也很复杂，所以如何选择也很重要。
图：市面上的物理原型产品组合多且复杂Synopsys 资深产品市场经理Neil Songcuan先生称，Synopsys可以提供一站式的解决方案，不仅可以避免各种不确定性，而且集成化的HAPS硬件和ProtoCompiler软件将首款原型的完成时间缩短为不到2周。
HAPS-80优势分析· 基于FPGA的HAPS-80原型系统结合ProtoCompiler软件，提供高达100MHz的多FPGA 性能，以及全新的、自动化的引脚高速时分复用;· ProtoCompiler软件专用于HAPS系统，自动化分区使首款原型的完成时间缩短为平均不到两周;· HAPS-80企业级配置采用赛灵思(Xilinx)Virtex UltraScale FPGA芯片，可支持高达16亿个专用集成电路(ASIC)逻辑门，并支持面向并行设计执行的远程使用和多设计模式;· 内置调试功能，能够捕获到数千个RTL信号，由工具自动插入，实现更高的调试效率和可见度;· 作为Synopsys Verification Continuum平台的一部分，VCS仿真结合Unified Compile以及Verdi调试结合Unified Debug简化了在仿真、模拟和原型之间的移植，使设计和验证的启动时间缩短了数月。
Kintex UltraScale KU115 FPGA器件正式出货,进一步扩展了其20nm产品阵容
Kintex UltraScale KU115 FPGA 器件正式出货，进一步扩展了其20nm 产品阵容赛灵思公司（Xilinx）今天宣布Kintex UltraScale KU115 FPGA 器件正式出货，从而使得其进一步扩展了其20 nm 产品阵容。
作为Kintex UltraScale 系列的旗舰产品，KU115 不仅在单个可编程器件中集成了最多的DSP 数量，更是增加了一倍可用的DSP 资源。
经过DSP 优化的KU115 FPGA 器件，主要针对包括数据中心、视频与医疗成像、广播系统以及雷达等在内的数据中心计算加速和信号处理应用。
KU115 现已开始向多家客户发货，这是赛灵思向市场成功交付的第四款20 nm UltraScale 器件系列。
UltraScale 系列的采用势头以及用户的反馈表明，该系列器件能够给赛灵思客户带来巨大价值，比如Google 地图工程师就发现此款器件助力了其世界地图的绘制。
Kintex UltraScale KU115 FPGA 针对从浮点到定点等各种DSP 密集型运算进行了精心优化。
除了可为对称滤波应用带来高达8，181 GMAC 的卓越性能，其嵌入式DSP 模块增强了对高清视频编码、有线通信系统的前向纠错（FEC）与循环冗余校验（CRC），以及无线通信和航空航天应用领域常用的复杂滤波与算法等应用的功能而。
KU115 每次运算都能更有效地利用资源，具有最佳的单位功耗性能，从而可满足处理密集型系统严格的功耗和热性能要求。
结合Vivado®高层次综合和赛灵思的OpenCL 软件定义开发环境等高级抽象工具，KU115 系列可在设计和实现DSP 密集型算法时提供完整的解决方案，并最大限度地减少计算瓶颈问题。
基于FPGA的高性能计算加速器设计与实现
基于FPGA的高性能计算加速器设计与实现高性能计算在当今科学研究和工程领域中扮演着重要的角色。
为了满足对计算速度和效率的需求，许多研究人员和工程师开始探索新的计算加速方法。
其中，基于FPGA的高性能计算加速器设计与实现成为一种备受关注的方法。
FPGA（可编程逻辑门阵列）是一种可编程的硬件设备，能够用于构建各种数字电路。
它相比其他硬件设计方法具有更高的灵活性和适应性，使得它成为设计计算加速器的理想选择。
基于FPGA的高性能计算加速器设计与实现的关键在于将计算任务映射到FPGA的可编程逻辑中，并通过并行和硬件优化来提高计算性能。
下面将介绍几个关键方面，使你对这一领域有更深入的了解。
首先，设计和实现一个基于FPGA的高性能计算加速器需要一个合适的硬件架构。
这个架构应该被精心设计，以适应特定的计算任务。
一个合理的硬件架构可以通过并行计算单元、高带宽内存接口和高速数据传输通道来提高计算速度。
其次，为了实现高性能的计算加速，优化算法和数据结构是非常重要的。
通过合理选择和设计算法，可以提高计算效率和性能。
此外，通过优化数据结构的存储和访问方式，可以减少数据传输和存取的开销，进一步提高计算速度。
同时，要注意到FPGA和CPU之间的数据传输延迟问题。
由于FPGA与CPU 通常通过PCIe等总线进行通信，数据传输往往会成为整体计算性能的瓶颈。
一种解决方法是使用流水线或者数据并行的方式来降低数据传输的延迟。
此外，对于大规模计算任务，使用多个FPGA协同工作也是一种有效的方法。
通过将计算任务划分成多个子任务，并使用多个FPGA并行进行计算，可以进一步提高计算速度和性能。
最后，为了实现基于FPGA的高性能计算加速器的设计和实现，软件开发和硬件描述语言编程（HDL）技术是必须的。
通过使用HDL（如Verilog或VHDL）编写硬件描述代码，可以描述FPGA的架构和功能。
然后，通过软件开发工具（如Xilinx或Altera提供的开发工具）将硬件描述代码编译成可在FPGA上运行的二进制代码。
VIVADO设计工具使用流程
VIVADO设计工具使用流程Vivado是赛灵思(Xilinx)公司推出的一款集成电路设计工具套件，用于设计、仿真和综合FPGA和SoC。
它提供了一种全面的设计工作流程，以帮助电子工程师开发复杂的硬件系统。
下面将详细介绍Vivado的使用流程。
1.项目设置：首先，打开Vivado并选择“Create Project”选项，然后选择一个文件夹用于存储项目文件。
在项目设置向导中，设置项目名称、存储位置和目标设备等信息。
还可以选择添加已有的设计文件，并选择一个默认的综合目标以及仿真目标。
2.创建设计：在项目设置完成后，可以开始创建设计。
设计可以通过各种方式创建，包括使用Vivado IP(Intellectual Property)库、设计向导、手动编写代码等。
根据设计需求，选择适当的方式创建设计。
3.添加制约条件：在设计中，制约条件（Constraints）对于硬件系统的正确功能起着至关重要的作用。
制约条件定义了信号的时序要求、引脚约束、时钟频率等。
通过添加约束文件，可以为设计添加相关的制约条件。
4.IP集成：在设计中，可以使用IP核来简化设计和提高效率。
Vivado提供了广泛的IP核库，可以选择合适的IP核并集成到设计中。
通过IP集成，可以重用现有的功能模块，并快速构建复杂的硬件系统。
5.综合：在设计完成后，需要对设计进行综合，将设计转换为逻辑门级网表表示。
选择“Run Synthesis”选项，Vivado将自动综合设计，并生成综合结果报告。
综合报告可以用于评估设计的资源利用率、时序要求是否满足等。
6.时序分析：在综合完成后，可以进行时序分析，以确保设计满足时序要求。
通过选择“Run Implementation”选项，Vivado将自动进行时序分析，并生成时序报告。
时序报告可以用于评估设计的时序性能，发现和解决时序约束的问题。
7.实现：8.仿真：在设计生成位文件后，可以进行仿真验证，以确保设计的正确性和功能性。
vivado block design vcs方针
Vivado是赛灵思公司（Xilinx）开发的一款集成电路设计软件，其Block Design功能是一种用于图形化设计和综合可编程逻辑的工具。
而VCS（Verification Computing System）则是Cadence公司推出的一款高级综合（HLS）工具，用于对硬件描述语言（HDL）代码进行验证和仿真。
1. Vivado Block Design框图Vivado Block Design允许用户在图形化界面中组合各种IP核和逻辑模块，以及自定义的硬件设计。
通过简单的拖拽和连接操作，用户可以快速构建复杂的数字电路。
Vivado还提供了一系列的分析工具，可以对设计进行时序分析、资源利用率分析等，帮助用户优化设计。
2. VCS的功能与特点VCS作为一款综合性的HLS工具，具有强大的仿真、验证和综合能力。
它支持Verilog、SystemVerilog和VHDL等多种硬件描述语言，可以对设计进行准确的仿真，帮助用户发现和修复潜在的逻辑错误。
VCS还提供了丰富的调试和优化工具，帮助用户提高设计的性能和可靠性。
3. Vivado Block Design与VCS的集成Vivado和VCS可以通过一些桥接工具实现集成，实现从图形化设计到验证和综合的一体化流程。
用户可以在Vivado中设计好硬件逻辑，并将设计导出到VCS进行仿真和验证。
通过集成，用户可以更加高效地完成硬件设计和验证的整个流程，提高工作效率。
4. Vivado Block Design和VCS的优势Vivado Block Design和VCS的集成可以带来诸多优势，首先可以提高设计的可靠性和稳定性，通过图形化设计和准确的仿真，可以减少设计中的潜在错误。
集成也可以提高工作效率，减少反复导入导出的操作，简化设计流程。
Vivado和VCS作为两大主流工具的集成，也可以带来更多的技术和资源支持，帮助用户解决各种设计和验证中的问题。
5. Vivado Block Design和VCS的应用领域Vivado Block Design和VCS集成的方案，可以广泛应用于各种数字电路设计和验证领域。
vivado implement route步骤
Vivado是一款由赛灵思公司开发的高级综合和综合处理工具，广泛应用于数字电路设计和FPGA芯片的开发中。
Vivado具有强大的综合、实现和布局布线功能，能够帮助工程师快速完成复杂的设计任务。
在Vivado中，implement和route是两个重要的步骤，它们负责将设计从逻辑级转换为物理级，并将设计映射到目标FPGA器件上。
在本文中，我们将详细介绍Vivado中implement和route步骤的相关内容，希望能够对使用Vivado进行FPGA设计的工程师们有所帮助。
一、Implement步骤Implement步骤是Vivado中的一个重要环节，它包括了综合、布局和分区三个子步骤，负责将设计从逻辑级转换为物理级。
在Implement步骤中，Vivado通过优化逻辑综合、寻找最佳的布局布线方案以及对设计进行物理分区，最终将逻辑综合后的网表映射到目标FPGA器件上。
1. 逻辑综合逻辑综合是Implement步骤的第一步，它负责将设计中的逻辑元素（比如逻辑门、寄存器等）综合成目标FPGA器件可实现的逻辑。
在逻辑综合过程中，Vivado会根据设计约束和目标器件的特性，尽可能地优化逻辑元素的布局，以实现更高的时序性能和更低的功耗。
在逻辑综合的过程中，工程师可以通过设置约束条件、优化目标等方式来指导综合工具的优化过程。
2. 布局布线布局布线是Implement步骤的第二步，它负责将逻辑综合后的网表布线到目标FPGA器件的物理资源上。
在布局布线过程中，Vivado 会根据设计的时序要求和约束条件，寻找最佳的布局布线方案，以满足设计的时序性能和功耗要求。
在布局布线的过程中，工程师可以通过设置布线规则、约束条件等方式来优化设计的布线效果。
3. 物理分区物理分区是Implement步骤的最后一步，它负责将设计分区到目标FPGA器件上的不同物理区域。
在物理分区的过程中，Vivado会根据设计的逻辑结构和约束条件，将设计合理地划分到不同的物理资源区域上，以实现更好的时序性能和更低的功耗。
ACHRONIX半导体公司实现突破性的FPGA性能
中 ， 新 推 出 的 Ｓ ０ Ｈ 内；具有最差分和单端时钟选择 ， ９ 总功耗和抖动都 比较低 。 十分适合应用于数码相机 ， 摄像机 ， 打印机 ， 个人计算机外设 ， 液晶显示 ， 服务器 和存储装置。该产品命名 为 Ｓ ０ ， ｉ ０ 采用 ４或 ６ ５ 一引
的第七届亚 广联亚 太 区大学生机 器人大 赛 （ Ｂ ＡＵ Ｒ ｂｃｎ ０ ８ 上再次夺冠。Ｒ ｂｃｎ ｏｏｏ ０ ） ２ ｏｏｏ 是一项著名赛 事，参赛 的工科学生们竞相设计出能够应对某一特
殊 挑战 的最佳 机器 人 。
此 项年度 竞赛 由亚太广播 联盟 （ ｓ ａｉ Ａ ｉ Ｐｃ ｃ ａ ｆ ｉ Ｂｏｄａ ｉ ｎｏ ） ２０ ｒ ｃｓｎ Ｕ ｉ 在 ０２年发起 ， ａ ｔｇ ｎ 旨在开发 战略 性思维 、领导能力和团队建设能力 。赛灵思公司赞 助的西安交通大学参赛团队于今年年初在北京举行 的全国竞赛中赢得代表 中国出战的权利 。该 团队在 击败 了来 自中东和亚 洲其他 １ 支代表队之后率先 ６ 闯入决赛 ， 并最终荣获 ２０ 年 Ｒ ｂｃｎ ０８ ｏｏｏ 机器人 大赛
上 述 要求 。 在 一 ０Ｃ ８ ℃ 的温度 范 围 内最大 总测 量误 差 ４ ￣至 ５
冠军。
一 一 业。 闻 界 要
Ｓ ｌｃ ｎＬ ｂ 推 出以 全硅 振荡 器部 分 ｏ ａ ｓ ｉｉ
取代石 英振荡 器
日 ， 前 高性能模拟与混合信号 Ｉ ｃ设计公司 ｓ — ｉ ｌ
解 串器 （ ｅ ｅ ）完美结合 ， Ｓｒ ｓ Ｄ 有助于提高系统吞吐
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量 ，而且 还可 配合 集 成 Ｄ Ｒ ／Ｄ ３控 制 器支 持 高 Ｄ ２Ｄ Ｒ 速存 储器 接 １ 因此 Ｓｅｄｔｒ 品系 列 的 Ｉ ５， ｐｅｓ 产 ｅ ／ 度 ０速
vivadohls的directive介绍
vivadohls的directive介绍Vivado HLS 是一款由赛灵思公司（Xilinx）开发的高层级综合工具，允许用户将C/C++代码转化为可在FPGA上实现的硬件描述语言（HDL）代码。
在进行高层级综合时，Vivado HLS提供了一系列的指令（Directives），用于指导综合工具的优化过程，提高综合结果的性能、功耗和资源利用效率。
Vivado HLS的指令被设计为以一种特殊的注释方式添加到C/C++代码中，以指示综合工具如何转化和优化代码。
在Vivado HLS中，指令可以分为四个主要类别：数据流指令（Data Flow Directives）、循环优化指令（Loop Optimization Directives）、资源利用指令（Resource Utilization Directives）和管道化指令（Pipelining Directives）。
每个指令类别都具有不同的功能和优化目标，下面将对每个类别进行详细介绍。
1. 数据流指令（Data Flow Directives）：数据流指令用于指导综合工具如何处理数据流，并进行数据流优化。
其中最重要的指令是`pipeline`指令，用于将循环展开为流水线，从而实现并行计算。
此外，还有`data_pack`和`data_unpack`指令，用于打包和解包数据在不同的接口之间传输。
2. 循环优化指令（Loop Optimization Directives）：循环优化指令用于控制循环的生成和优化方式。
最常见的指令是`unroll`指令，用于指示综合工具展开循环，以减少循环迭代的延迟。
还有`pipeline II`指令，用于指示流水线的间隔，以平衡并行计算和资源利用。
3. 资源利用指令（Resource Utilization Directives）：资源利用指令用于控制硬件资源的分配和使用。
其中，最常用的指令是`array_partition`和`array_reshape`，用于指导综合工具对数组进行分区和重构，以提高数据并行性和资源分配的效率。
赛灵思推出首批7系列FPGA目标设计平台
赛灵思推出首批7系列FPGA目标设计平台
佚名
【摘要】赛灵思公司（Xilinx,Inc.）推出其首批用于加速28nm 7系列FPGA系统开发与集成能力提升的目标设计平台。
赛灵思针对FPGA系统设计和集成的目标
设计平台方法提供了业界最全面的开发套件,包括开发板、ISE设计套件工具、IP 核、参考设计和FPGA夹层卡（FMC），能帮助设计人员立即启动应用开发。
【期刊名称】《单片机与嵌入式系统应用》
【年(卷),期】2012(012)003
【总页数】1页(P7-7)
【关键词】设计平台;FPGA;集成能力;GA系统;赛灵思公司;开发板;参考设计;设计人员
【正文语种】中文
【中图分类】TN432
赛灵思公司（Xilinx，Inc.）推出其首批用于加速28nm 7系列FPGA系统开发与
集成能力提升的目标设计平台。
赛灵思针对FPGA系统设计和集成的目标设计平
台方法提供了业界最全面的开发套件，包括开发板、ISE设计套件工具、IP核、参考设计和FPGA夹层卡（FMC），能帮助设计人员立即启动应用开发。
每款套件
配套提供的参考设计可为FPGA新手和经验丰富的设计人员提供理想的设计起点，有助于迅速完成设计工作，同时实现最佳性能、最低功耗和最高带宽，以及充分利
用赛灵思FPGA的丰富特性。
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赛灵思高层次综合工具加速FPGA设计382顶作者：Sharad Sinha博士生新加坡南洋理工大学sharad_sinha@.sgVivado HLS配合C语言等高级语言能帮助您在FPGA上快速实现算法。
高层次综合（HLS）是指自动综合最初用C、C++或SystemC语言描述的数字设计。
工程师之所以对高层次综合如此感兴趣，不仅是因为它能让工程师在较高的抽象层面上工作，而且还因为它能方便地生成多种设计解决方案。
利用HLS，您能探索各种可能性，分析面积和性能特点，最终确定一个方案在FPGA芯片上实现算法。
举例来说，您能探索将存储器映射到Block RAM（BRAM）或分布式RAM上有什么不同的影响，或者分析回路展开以及其它回路相关优化有什么效果，而且不必手动生成不同的寄存器传输级（RTL）设计。
您所要做的仅仅是在C/C++/SystemC设计中设置相关指令而已。
赛灵思在其最新发布的Vivado™工具套件中推出了HLS工具。
Vivado HLS是AutoESL工具的品牌转型重塑，可提供众多技术帮助您优化C/C++/SystemC代码以实现目标性能。
这样的HLS工具就能帮助您在FPGA上快速实现算法，无需借助基于Verilog和VHDL等硬件描述语言的非常耗时的RTL设计方法。
为了帮助用户了解Vivado HLS如何工作，我们不妨以矩阵乘法设计为例逐步剖析从设计描述（C/C++/SystemC）到FPGA实现整个端对端综合流程。
矩阵乘法在许多应用中都很常见，并广泛用于图像和视频处理、科学计算和数字通信。
本项目中的所有结果均使用Vivado HLS 2012.4生成，搭配使用赛灵思ISE®软件（14.4版）进行物理综合和布局布线。
此外，这一流程还采用了ModelSim和GCC-4.2.1-mingw32vc9进行RTL协同仿真。
图1显示了简单的综合流程，从C/C++/SystemC设计开始。
C/C++/SystemCtestbench 用于验证设计功能的正确性，同时还可用于RTL和C的协同仿真。
协同仿真包括验证生成的RTL设计（.v或.vhd）功能，这要使用C/C++/SystemC测试平台而不是RTL测试平台或者采用e或Vera验证语言编写的测试平台。
时钟周期约束设置了设计应该运行的目标时钟周期。
设计将被映射到目标FPGA器件——赛灵思FPGA上。
C语言的矩阵乘法为了充分利用我们的矩阵乘法实例，我们将探索矩阵乘法C语言实现方案的各种修订版本，从而展示它们对综合设计的影响。
这一过程将凸显您在使用HLS进行原型设计和实际设计时需要注意的重要问题。
我们将跳过创建工程的有关步骤，因为您能很方便地在工具文档中找到相关参考材料。
我们将重点介绍设计和实现等方面。
在典型的Vivado HLS流程中，我们需要三个C/C++文件：源文件（包括待综合的C函数）、头文件和通过main()函数调用描述testbench的文件。
头文件不仅包括源文件中使用的函数的声明，也包括支持具有特定位宽的用户定义数据类型的指令。
这也使得设计人员能够采用与C/C++所定义标准位宽不同的位宽。
举例来说，整形数据类型（int）在C语言常为32位长，但是在Vivado HLS中您可指定用户定义的数据类型，例如只使用16位的“data”。
图2显示了用于矩阵乘法的简单C函数。
两个矩阵mat1和mat2进行乘法。
为了简单起见，两个矩阵大小一样，都是两行两列。
在HLS流程中执行的步骤如下：•第一步：创建工程•第二步：测试功能•第三步：综合•第四步：RTL协同仿真•第五步：导出RTL / RTL实现第一步编译工程并在不同的设计文件中测试语法错误等。
第二步测试待实现的函数（在源文件中）功能是否正确。
在这一步骤中您将使用testbench执行函数调用，验证其功能是否正确。
如果功能验证失败，您就需要返回来修改设计文件。
第三步进行综合，Vivado HLS综合源文件中定义的函数。
这一步的输出包括C函数的Verilog和VHDL代码（RTL设计），也包括目标FPGA的资源利用率估算和时钟周期估算。
此外，Vivado HLS还可生成latency估算和回路相关的度量指标等。
第四步是使用C testbench仿真生成的RTL。
这一步叫做RTL协同仿真，因为工具采用的就是之前用于验证C源代码的testbench，现在则测试RTL的功能正确性。
要成功完成这一步，您系统（Windows或Linux）中的PATH环境变量应包含ModelSim安装的路径。
此外，您还应在ModelSim安装文件夹中包含GCC-4.2.1-mingw32vc9套件。
最后，第五步就要将RTL导出为IP模块，用于更大的设计中，并由其它赛灵思工具进行处理。
您可将RTL导出为IP-XACT格式的IP模块，也可导出为System Generator IP模块或pcore格式的IP模块，进而用于赛灵思嵌入式设计套件。
导出Vivado生成的RTL时，您可以选择工具的“评估”选项来评估布局布线后的性能并且运行RTL实现。
在此情况下，Vivado HLS工具会调用赛灵思ISE工具。
要实现这一目的，您的系统PATH环境变量需包括ISE安装路径，Vivado HLS将会搜索ISE安装。
当然，您也不一定非要将Vivado生成的RTL导出为以上三种格式之一的IP模块不可。
导出的格式文件可放在三个不同路径下：//impl/或project_directory>//impl/或//impl/。
此外，您也可在较大设计中使用Vivado生成的RTL，或者将其本身用作顶层设计。
当较大设计中例化导出的RTL时，您应注意相关接口要求。
当综合图2中的C函数时，您将获得如图3所示的RTL级实现方案。
您会发现，实现方案中的矩阵1和矩阵2的元素被读取到函数，并且积矩阵的元素被写出。
这样，实现方案假定“矩阵乘法”实体以外的存储器能用来存储矩阵1、矩阵2和乘积矩阵的元素。
表1介绍了信号描述，表2则介绍了设计度量指标。
表2：用于图3所示设计的设计度量指标设计度量指标器件：XC6VCX75TFF784-2DSP48E 1查找表44触发器61 实现的最佳时钟周期（ns） 2.856 时延69 吞吐量（初始间隔）69 表1：面向图3中设计的信号描述信号描述matleft_ce0 矩阵1存储器的芯片使能matleft_q0[15:0] 矩阵1的16位元素matleft_address[1:0] 矩阵1存储器的读地址matright_ce0 矩阵2存储器的芯片使能matright_q0[15:0] 矩阵2的16位元素matright_address[1:0] 矩阵2存储器的读地址product_ce0 积矩阵的存储器的芯片使能product_we0 积矩阵的存储器的写使能product_d0[15:0] 积矩阵存储器的写数据product_q0[15:0] 积矩阵存储器的读数据product_address0[1:0] 积矩阵要读写数据的地址ap_clk 设计的时钟信号ap_rst 设计的高有效同步复位信号ap_start 开始计算的开始信号ap_done 计算结束和输出就绪的完成信号ap_idle 表示实体（设计）空闲的空闲信号ap_ready 表示设计为新输入数据做好准备，与ap_idle配合使用在表1中，start、done和idle信号与设计中控制数据路径的有限状态机（FSM）有关。
您会发现，Vivado HLS生成的Verilog假定运算始于start信号，并且输出数据在ap_done信号从低变高开始有效。
Vivado HLS生成的Verilog/VHDL将始终保持至少三个基本信号：ap_start、ap_done和ap_idle，此外还有ap_clk信号。
这意味着不管您使用Vivado HLS 实现什么设计，设计latency都会限制您的流吞吐量。
图2中的设计latency为69个时钟周期，目标时钟周期为3纳秒。
这意味着在此特定案例中，所有积矩阵元素需要69个时钟周期可输出。
这样，您在至少69个时钟周期前不能为设计提供新一组的输入矩阵。
图3中所示的实现方案现在可能并不是您在FPGA上实现矩阵乘法时所预想的结果。
您或许希望一款实现方案能让您输入矩阵，并在部进行存储和计算，随后读取积矩阵元素。
这显然是图2所示实现方案无法做到的。
该实现方案需要外部存储器提供矩阵数据的输入和输出。
调整代码图4中的代码能够满足您的需求，它是源文件的一部分，应该属于C++文件而非此前的C文件。
您应在头文件matrixmultiply.h中包含另外两个相关头文件：hls_stream.h和ap_int.h。
请注意，在图2中，当源文件为C文件时，头文件包含了ap_cint.h。
头文件ap_int.h和ap_cint.h有助于分别为C++和C源文件定义用户定义的任意位宽的数据类型。
需要头文件hls_stream.h来充分利用流接口，并且只有在源文件为C++语言时才能使用。
图4:用于矩阵乘法的重组源代码为了让设计只接收输入矩阵流，并输出积矩阵流，您应在代码中实现读和写数据流。
流接口就像FIFO。
默认情况下这个FIFO的深度为1。
表3 - 图5中设计的信号描述信号描述d_mat1_V_read 设计为矩阵1（左侧矩阵）输入做好准备时的信号d_mat1_V_dout[15:0]矩阵1的16位流元素d_mat1_V_empty 通知设计矩阵1没有更多元素的信号d_mat2_V_read 设计为矩阵2（右侧矩阵）输入做好准备时的信号d_mat2_V_dout[15:0]矩阵2的16位流元素d_mat2_V_empty 通知设计矩阵2没有更多元素的信号d_product_V_din[15:0]积矩阵的16位输出元素d_product_V_full_n 通知设计积矩阵应该被写入的信号d_product_V_write 显示积矩阵正在被写入数据的信号ap_clk 设计的时钟信号ap_rst 设计的高有效同步复位信号ap_start 开始计算的开始信号表4：图5所示设计的设计度量指标器件：XC6VCX75TFF784-2设计参数无BRAM或无分布式RAM 存储矩阵 单端口BRAM 存储矩阵 分布式RAM （LUT 实现）存储矩阵 DSP48E 1 1 1 查询表 185 109 179 触发器 331 102 190 BRAM 0 3 0 实现的最佳时钟周期（纳秒） 2.886 3.216 2.952 时延84 116 104 吞吐量（初始间隔）84116104为了让设计只接受输入矩阵流，并输出积矩阵流，您应在代码中实现读和写数据流。