3级调度 fpga_Vivado HLS学习笔记——1.了解FPGA架构

本篇文章为本人学习Xilinx的Vivado HLS教程记录的学习笔记，仅供学习参考。

Vivado HLS官方视频教程：

目录：

1. Vivado HLS课程简介
2. FPGA与CPU、GPU、DSP的区别
3. FPGA的优势
4. Xilinx FPGA架构:逻辑单元、算术逻辑单元、存储单元
5. 使用C/C++ 来开发FPGA时需要关注的方面

1.Orientation and Overview of this Course（课程简介）:

设计流程、代码风格、for循环和数组的优化方法、输入输出端口的实现方式

2.FPGA架构（软件工程师的角度）：

2.1 FPGA与CPU、GPU、DSP的区别

• FPGA是硬件可编程，其他芯片为软件可编程。
• FPGA具有丰富的硬件计算单元(大量乘法器)以及分布式并行内存，其他芯片只有非常有限的计算资源，比如CPU只有几个高性能ALU，另外其他芯片一般使用一个共享内存，在任何是有只能进行一次的读或者写操作。
• FPGA灵活的硬件资源导致所使用的HDL语言抽象级别非常低，为RTL级，而其他芯片的编程语言都是在算法级或者系统级。
• CPU适用于调度和管理的场景，比如文件管理，人机交互。
• DSP适合数据处理，尤其是递归调用
• GPU适合大容量数据流处理

来自 <https://blog.csdn.net/wangwenqing2018/article/details/77824785>

2.2 FPGA的优势

2.3 Xilinx FPGA架构（软件工程师角度）

逻辑单元、存储单元、算术逻辑单元

（1）逻辑单元：LUT查找表、MUX数据选择器、carry chain进位链

• LUT实现逻辑函数发生器：通过真值表的方式实现
• 加法运算也属于逻辑运算（异或、与等）：可用LUT或DSP48实现

（2）ALU算术逻辑单元：DSP48

可实现加法、乘法、累加等，可应用于数字滤波、FFT等

（3）存储单元：

• Block RAM（块随机存储器、2个18Kb的内存组成)
• 分布式RAM（LUT in SLICEM）
• 可多功能配置模式：单端/双端、ROM/RAM、FIFO
• C/C+数组会映射到RAM

软件工程师关注：功能、操作与单元的对应关系、算法模型的资源利用率（综合报告有）、优化方法

3.使用C/C++ 来开发FPGA时需要关注的方面：

• 算法的不同部分的功能
• FPGA底层单元的操作
• 算法不同部分同FPGA底层单元的映射关系
• 算法的FGPA资源使用率