函数例化 - 2021.2 Chinese

函数例化是一种最优化技巧，不仅具有维持函数层级的面积优势，还可提供另一个强大的选项：在函数的特定实例上执行针对性局部最优化。这样可以简化围绕函数调用的控制逻辑，也可能改进时延和吞吐量。

鉴于调用函数时，函数的部分输入可能是常量，FUNCTION_INSTANTIATE 编译指示或指令可藉此简化周围控制结构，并生成进一步最优化的、更小的函数块。这可通过示例来细化解释。

给定如下代码：

char foo(char inval, char incr) {
#pragma HLS INLINE OFF
#pragma HLS FUNCTION_INSTANTIATE variable=incr
 return inval + incr;
}

void top(char inval1, char inval2, char inval3,
 char *outval1, char *outval2, char *outval3)
{
 *outval1 = foo(inval1,   0);
 *outval2 = foo(inval2,   1);
 *outval3 = foo(inval3, 100);
}

很明显，函数 foo 已写为执行三次互斥运算（根据 incr 的值）。函数 foo 的每个实例都是以相同方式实现的。虽说这对于函数复用和面积最优化很实用，但也意味着函数内部的控制逻辑必须更为复杂，才能容纳两次互斥运算。

FUNCTION_INSTANTIATE 最优化允许对每个实例进行独立最优化，从而减少功能和面积。完成 FUNCTION_INSTANTIATE 最优化后，以上代码可有效转换为 2 个独立函数，每个函数都针对模式的不同可能值来完成最优化，如下所示：

void foo1() {
  // code segment 1
}

void foo2() {
  // code segment 2
}

如果在未经大幅内联或代码修改的情况下，在不同层级使用该函数而导致函数难以共享，那么函数例化可提供改进面积的最佳方法：大量小型局部最优化的副本比大量无法共享的大型副本更有效。