一篇文章看懂HLS中的數(shù)據(jù)類型

Vivado HLS的輸入可以是C、C++或者System C，從而繼承了這些語言本身就具有的數(shù)據(jù)類型，例如char、short int、int等整型或float、double等浮點數(shù)據(jù)類型。不難發(fā)現(xiàn)，對于整型，其表示的字長是以8為邊界的，這實際上和真實的硬件模型不完全匹配。這一點也不難理解，例如HDL中會根據(jù)設(shè)計需求設(shè)定位寬，而這些位寬很多情形下并不是8-bit、16-bit或者32-bit。因此，HLS引入了任意精度（ArbitraryPrecision）的數(shù)據(jù)類型（對于SystemC，可查看Table 1-7, ug902）。以C++為例說明。

整數(shù)

1

對于任意精度整型數(shù)據(jù)類型，可通過ap_int聲明位寬為W的有符號整數(shù)，或通過ap_uint聲明位寬為W的無符號整數(shù)。需要添加頭文件ap_int.h。

定點數(shù)

2

對于任意精度的定點小數(shù)，可通過ap_fixed聲明位寬為W，其中整數(shù)部分字長為I的有符號定點小數(shù)；或通過ap_ufixed聲明位寬為W，其中整數(shù)部分字長為I的無符號定點小數(shù)。需要添加頭文件ap_fixed.h。

浮點數(shù)

3

對于浮點數(shù)據(jù)類型，除了float和double之外，Vivado HLS還引入了半精度浮點數(shù)half，需要添加頭文件hls_half.h。該浮點數(shù)據(jù)類型為16-bit。

技巧

多種數(shù)據(jù)類型給用戶提供了更多的選擇，用戶可根據(jù)實際需求選擇可最佳匹配于硬件的數(shù)據(jù)類型。一個小的技巧是，把數(shù)據(jù)類型通過typedef定義在用戶的頭文件中。此外，在仿真時可采用float或double類型，以防止數(shù)據(jù)溢出，盡快完成算法功能的驗證；之后再將設(shè)定為整型，觀察是否有溢出，完成C綜合。

結(jié)論

任意精度的數(shù)據(jù)類型可以完美地匹配硬件需求，同時還繼承了原有數(shù)據(jù)類型所允許的操作。例如，對于兩個13-bit的有符號整數(shù)相乘，不必把其定義為int類型，而是直接定義為ap_int<13>，且可直接使用乘法運算符。這樣做的最大好處就是更準(zhǔn)確地獲取資源利用率信息。注意在使用任意精度數(shù)據(jù)類型時要添加相應(yīng)的頭文件。