pragma HLS unroll - 2023.2 简体中文

描述

您可展开循环以创建多个独立操作而非单个操作集。UNROLL 编译指示会通过在 RTL 设计中创建循环主体的多个副本来变换循环，从而允许部分或全部循环迭代并行发生。

C/C++ 语言函数中的循环默认情况下全部保持收起状态。收起循环时，综合会为循环的单次迭代创建逻辑，RTL 设计会为序列中循环的每次迭代都执行此逻辑。循环的迭代执行次数由循环归纳变量来指定。迭代次数也可能受到循环主体内的逻辑影响（例如，对循环出口变量条件应用 break 条件或修改）。您可使用 UNROLL 编译指示展开循环以便增加数据访问和吞吐量。

UNROLL 编译指示支持将循环完全展开或部分展开。完全展开循环会在 RTL 内为每个循环迭代创建一份循环主体副本，因此整个循环可并发运行。部分展开循环允许您指定因子 N 以创建 N 份循环主体副本，并相应减少循环迭代。

部分循环展开不要求 N 为最大循环迭代计数的整数因子。Vitis HLS 工具会添加出口检查以确保部分展开的循环的功能与原始循环相同。例如，给定以下代码：

for(int i = 0; i < X; i++) {
  pragma HLS unroll factor=2
  a[i] = b[i] + c[i];
}

for(int i = 0; i < X; i += 2) {
  a[i] = b[i] + c[i];
  if (i+1 >= X) break;
  a[i+1] = b[i+1] + c[i+1];
}

在以上示例中，由于最大迭代计数 X 可用，因此 HLS 工具可能无法判定其值，故而它给部分展开的循环添加了出口检查和控制逻辑。但如果您已知指定的展开因子（在此示例中为 2）是最大迭代计数 X 的整数因子，那么 skip_exit_check 选项允许您移除出口检查和关联的逻辑。这有助于最大限度降低面积并简化控制逻辑。

语法

将 C 语言源代码中的编译指示置于要展开的循环主体内。

#pragma HLS unroll factor=<N> skip_exit_check off=true

其中：

factor=<N>

指定非零整数，表示已请求部分展开。循环主体将重复指定次数，迭代信息将进行相应的调整。如不指定 factor=，则循环将完全展开。

skip_exit_check

可选关键字，仅当使用 factor= 指定部分展开时才适用。根据循环迭代计数为已知还是未知来判断是否消除出口检查：

• 固定边界

  如果迭代计数为因数的倍数，则不执行出口条件检查。

  如果迭代计数并非因数的整数倍，则该工具将执行以下操作：

  • 阻止展开。
  • 发出警告，称必须执行出口检查后才能继续。
• 变量边界

  移除出口条件检查。您必须确保：

  • 变量边界为因数的整数倍。
  • 实际上无需出口检查。

off=true

为指定循环禁用展开。

示例 1

以下示例在 foo 函数内完全展开 loop_1。将编译指示置于 loop_1 主体内，如图所示。

loop_1: for(int i = 0; i < N; i++) {
  #pragma HLS unroll
  a[i] = b[i] + c[i];
}

示例 2

此示例指定展开因子为 4，以部分展开 foo 函数的 loop_2，并移除出口检查。

void foo (...) {
  int8 array1[M];
  int12 array2[N];
  ...
  loop_2: for(i=0;i<M;i++) {
    #pragma HLS unroll skip_exit_check factor=4
    array1[i] = ...;  
    array2[i] = ...;
    ...
  }
  ...
}

另请参阅

• set_directive_unroll
• pragma HLS loop_flatten
• pragma HLS loop_merge