一种基于代码转换的FPGA高级综合优化方法的研究及其应用

摘要

随着IC设计规模及应用复杂性不断提升，EDA的自动化抽象层次越来越趋向于高层。越来越多的高级综合工具得到应用，特别是对于FPGA的开发。高级综合是一种将高层次语言有效地转化为满足设计约束的寄存器传输级描述的工具。高级综合工具提高了硬件设计的抽象层次，减少了硬件工程师的设计时间，缩短了产品的上市周期，并且降低了硬件开发的难度，联通了软件设计和硬件设计两个领域，展示了一种软硬件联合设计的方法。高级综合工具被认为是下一代半导体工业的核心角色，在企业界和学术界收到越来越多的关注。
　　高级综合工具在对输入设计进行综合时，会自动地对设计方案进行优化，但是这些优化是有限制的，只能针对特定的代码结构，并且对输入代码有一定的要求。为了得到一个性能优良的电路设计，需要对输入设计进行修改，提高高级综合工具的优化效率。
　　本文提出了利用代码转换的方法来对输入设计进行优化，并且提出了几种优化方案，能够有效地提高高级综合的优化效率。利用数据复制、乒乓结构、函数创造、循环展开和循环流水线化等措施，解决了数据的依赖性并且提高了并行度。将提出的方法应用到了Blokus Duo和拟牛顿算法的硬件开发。对于Blokus Duo，运行速度提高了14倍，并且能达到手写HDL的设计水平。对于拟牛顿算法3-8-1的神经网络模型，其速度是软件速度的16.6倍，优于RTL设计方案。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外发展现状

1.3 高级综合优化方法

1.4 论文内容概述

第2章 FPGA的开发流程

2.1 FPGA的工作原理及架构

2.2 传统的FPGA开发流程

2.3 FPGA高级综合开发流程

第3章 FPGA高级综合优化方法

3.1 软硬件划分

3.2 代码转换优化

3.3 高级综合指令优化

3.4 本章小结

第4章 优化方法应用及实验

4.1 Blokus Duo的开发

4.2 拟牛顿算法的开发

4.3 本章总结

第5章 总结与展望

5.1总结

5.2展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢