HLS ベクター ライブラリ - 2023.2 日本語

ベクター データ型の使用方法

ベクター データ型を使用すると、SIMD 型のベクター演算を簡単に記述および合成できます。AMD Vitis™ HLS ベクター データ型は、次のように定義します。ここで、T はほとんどの算術演算子が定義されたプリミティブまたはユーザー定義型です。N は 0 より大きい整数です。ベクター型変数を宣言したら、ほかのプリミティブ型変数と同様に使用して算術演算およびロジック演算を実行できます。

#include <hls_vector.h>
hls::vector<T,N>  aVec;

メモリのレイアウト

hls::vector<T,N> として定義されてたベクター型では、ストレージはサイズ sizeof(T)*N の連続したものとなり、割り当てられるサイズが sizeof(T)*N 以上になるように、最大の 2 のべき乗に揃えられます。特に、N および sizeof(T) が 2 のべき乗の場合、vector<T, N> はその合計サイズに揃えられます。これは、ほとんどのアーキテクチャでのベクター インプリメンテーションに一致します。

次の例に、上記のようにそれ自体を揃えるベクター クラスの定義を示します。

constexpr size_t gp2(size_t N)
{
    return (N > 0 && N % 2 == 0) ? 2 * gp2(N / 2) : 1;
}
 
template<typename T, size_t N> class alignas(gp2(sizeof(T) * N)) vector
{
    std::array<T, N> data;
};

次は、異なるアライメントの例です。

hls::vector<char,8> char8Vec; // aligns on 8 Bytes boundary
hls::vector<int,8> int8Vec; // aligns on 32 byte boundary

要件および依存性

Vitis HLS ベクター型には、C++ 14 以降のサポートが必要です。標準ヘッダーに次の依存性があります。

• <array>
  • std::array<T, N>
• <cassert>
  • assert
• <initializer_list>
  • std::initializer_list<T>

サポートされる演算子

• 初期化:

  hls::vector<int, 4> x; // uninitialized
  hls::vector<int, 4> y = 10; // scalar initialized: all elements set to 10
  hls::vector<int, 4> z = {0, 1, 2, 3}; // initializer list (must have 4 elements)
  hls::vector<ap_int, 4> a; // uninitialized arbitrary precision data type

• アクセス:
  operator[] を使用すると、標準配列と同様、ベクターの個々の要素にアクセスできます。

  x[i] = ...; // set the element at index i
  ... = x[i]; // value of the element at index i

• 算術演算:

  T の対応する演算に依存して、再帰的に定義されます。

  表 1. 算術演算

  演算	インプレース	論理式	リダクション (左たたみ込み)
  加算	+=	+	reduce_add
  減算	-=	-	非結合
  乗算	*=	*	reduce_mult
  除算	/=	/	非結合
  剰余	%=	%	非結合
  ビット単位 AND (bitwise_and)	&=	&	reduce_and
  Bitwise OR	|=	|	reduce_or
  ビット単位 XOR	^=	^	reduce_xor
  Shift Left	<<=	<<	非結合
  右シフト	>>=	>>	非結合
  前置インクリメント	++x	none	単項演算子
  前置デクリメント	--x	none	単項演算子
  後置インクリメント	x++	none	単項演算子
  後置デクリメント	x--	none	単項演算子

• 比較:

  ベクターの辞書式順 (ブール値を返す):

  表 2. 演算

  演算	論理式
  小なり	<
  小なりイコール	<=
  等価	==
  不等価	!=
  大なりイコール	>=
  大なり	>