Vivado HLS能否取代HDL开发
大多数fpga程序员认为，高级工具总是发出更大的比特流，作为提高生产率的 代价。但是这总是真的吗？
在本文中，我们展示了一个真实的例子，我们使用传统的rtl/verilog工具创建了一个普通的网络函数（rss），然后在相同的硬件上使用高级合成工具（hls）来实现相同的功能。
我们发现，令人惊讶的是：hls方法实际上使用了更少的fpga门和内存。这好像和我们习惯的思维不太一致啊…
通过使用vivado（xilinx）或intel（quartus）工具，fpga开发的hls方法是只抽象出可以在c/c++环境中轻松表达的应用程序的部分。
要想在hls取得成功，重要的是要认识到项目中哪些部分或模块适合在hls中实现。基本准则可以概括如下（可能描述不太清楚准确）：
目标用途一般是以高级语言开始定义的ip块。一个数学算法会很有效，或者像我们的rss块那样，一些网络协议处理。
另一类用途是定义不明确的块，因此可能需要多轮的实现。这里最大的好处是允许hls工具自动对产生的本地fpga代码进行流水线处理，通常比快速手工编码流水线的阶段要少。另外，当需要修改手工编码的流水线时，一个并行路径上的延迟变化会对所有的东西产生连锁反应。使用hls工具自动进行第二次流水线，从头开始，消除了这种头痛的问题。
最后，hls流程使不同fpga品牌之间的代码移植变得更加容易。这是因为hls会自动生成适当数量的流水线阶段--这是你在使用verilog或vhdl时需要手动指定的。
目前hls的局限性很明显，它的范围限于ip块。应用团队仍然需要其他组件的rtl。还应该注意的是，对于最简单的代码或主要由预先优化的组件组成的大型设计来说，hls是一个不太理想的选择。
1. 用于做对比的应用，fpga上的联网rss
什么是rss？rss是 接收方扩展 的意思。它是一种散列算法，用于在多个cpu上有效分配网络数据包。rss是现代以太网卡的一项功能，一般实现微软定义的特定托普利茨哈希。
smartnic shell框架的实施实例框图。这里的rss块被替换成了hls实现。
2. 用rtl和hls实现rss的结果对比
我们评估的假设如下：本地fpga编码总是导致最小的资源使用。然而，bittware的一位工程师对这一决定提出了质疑，并在hls中重新实现了rss，以测试这一方法。他是对的，现在bittware已经用hls代码取代了我们smartnic shell中的rss模块和解析器模块。
两种实现方式的最大区别是verilog/rtl版本使用了fifo，而hls c++版本没有使用。我们很惊讶地看到，通过转移到hls，资源的使用量实际上下降了——这与我们预想的差异较大。
开发时间呢？粗略地说，我们看到原生rtl版本的时间线为一个月，而hls代码在一周内完成。
3. 总结
“今天的高层fpga开发工具被设计用来减少上市时间和对硬件工程师的依赖。然而，使用这些工具总是带来应用性能的妥协——无论是速度还是硅资源”。然而这种假设是错误的。
我们发现使用hls为bittware的smartnic shell开发ip块，将开发时间从大约一个月缩短到一周。我们还发现，它实际上使用了更少的门电路来实现。
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要想在hls取得成功，重要的是要认识到项目中哪些部分或模块适合在hls中实现。基本准则可以概括如下（可能描述不太清楚准确）：
目标用途一般是以高级语言开始定义的ip块。一个数学算法会很有效，或者像我们的rss块那样，一些网络协议处理。
另一类用途是定义不明确的块，因此可能需要多轮的实现。这里最大的好处是允许hls工具自动对产生的本地fpga代码进行流水线处理，通常比快速手工编码流水线的阶段要少。另外，当需要修改手工编码的流水线时，一个并行路径上的延迟变化会对所有的东西产生连锁反应。使用hls工具自动进行第二次流水线，从头开始，消除了这种头痛的问题。
最后，hls流程使不同fpga品牌之间的代码移植变得更加容易。这是因为hls会自动生成适当数量的流水线阶段--这是你在使用verilog或vhdl时需要手动指定的。
目前hls的局限性很明显，它的范围限于ip块。应用团队仍然需要其他组件的rtl。还应该注意的是，对于最简单的代码或主要由预先优化的组件组成的大型设计来说，hls是一个不太理想的选择。
1. 用于做对比的应用，fpga上的联网rss
什么是rss？rss是 接收方扩展 的意思。它是一种散列算法，用于在多个cpu上有效分配网络数据包。rss是现代以太网卡的一项功能，一般实现微软定义的特定托普利茨哈希。
smartnic shell框架的实施实例框图。这里的rss块被替换成了hls实现。
2. 用rtl和hls实现rss的结果对比
我们评估的假设如下：本地fpga编码总是导致最小的资源使用。然而，bittware的一位工程师对这一决定提出了质疑，并在hls中重新实现了rss，以测试这一方法。他是对的，现在bittware已经用hls代码取代了我们smartnic shell中的rss模块和解析器模块。
两种实现方式的最大区别是verilog/rtl版本使用了fifo，而hls c++版本没有使用。我们很惊讶地看到，通过转移到hls，资源的使用量实际上下降了——这与我们预想的差异较大。
开发时间呢？粗略地说，我们看到原生rtl版本的时间线为一个月，而hls代码在一周内完成。
3. 总结
“今天的高层fpga开发工具被设计用来减少上市时间和对硬件工程师的依赖。然而，使用这些工具总是带来应用性能的妥协——无论是速度还是硅资源”。然而这种假设是错误的。
我们发现使用hls为bittware的smartnic shell开发ip块，将开发时间从大约一个月缩短到一周。我们还发现，它实际上使用了更少的门电路来实现。
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