一种基于差分约束系统的高层次综合工具优化方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及硬件电路结构设计技术领域，提出一种基于差分约束系统的高层次综合工具优化方法及系统。其中包括以下步骤：将IP核转换为若干基本块bb

【技术实现步骤摘要】
一种基于差分约束系统的高层次综合工具优化方法及系统


[0001]本专利技术涉及硬件电路结构设计
，更具体地，涉及一种基于差分约束系统的高层次综合工具优化方法及系统。

技术介绍

[0002]高层次综合的目标是在给定的目标集合中得到一个满足既定的数字系统的算法级行为描述、约束条件等基础上的硬件电路结构。生成硬件电路结构可以是寄存器传输级硬件描述语言，也可以是网表。高层次综合的基本流程包括：编译与转换、算子调度、资源分配、寄存器分配、连线网络生成与优化。其中，算子调度即调度算法，是把编译转换生成的控制控制数据流图中的每一个操作和运算分配到各个控制步，从而实现满足约束条件下的最优或较优算子调度方案，是高层次综合流程中最为重要的一个步骤。
[0003]限制高层次综合时序质量的关键因素输出是准确估计互连延时的困难，迫使设计工具不得不为了可靠性进行保守估计。跨越模块边界的互连带来一个重要的延迟增加，特别是IP核模块，如PCIe和DDR控制器被嵌入在可编程逻辑中。这些IP核模块通常在专用的I/O bank附近有固定的位置，并且会消耗附近大量的可编程资源。因此，这些专用IP经常使信号附近转向更长的路径。此外，与这些固定位置IP交互的模块在其布局上也受到更大的限制。这反过来又导致了与其他模块的远程通信。这些因素加起来往往会进一步降低最终的时钟频率。
[0004]常见的高层次综合工具一般只考虑加减乘除等基本运算作为基本算子加以调度，因为基本算子可以和高级语言转换成的中间代码，和硬件描述语言一一对应，能够比较容易地进行转换。但目前的高层次综合工具无法面向IP核进行高层次综合设计，无法在行为级输入中为函数的实现方式指定使用特定的IP核模块，无法在算子的调度优化时考虑到IP核的底层硬件信息，也无法在算子的调度优化中自动识别并替换为IP核。这导致了在一些应用场合下需要设计者人工地对综合前后的代码进行IP核模块的重写以及替换，降低了高层次综合的开发效率。

技术实现思路

[0005]本专利技术为克服上述现有技术所述的高层次综合工具无法面向IP核进行高层次综合设计，存在开发效率低的缺陷，提供一种基于差分约束系统的高层次综合工具优化方法及系统。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案如下：
[0007]一种基于差分约束系统的高层次综合工具优化方法，包括以下步骤：
[0008]获取输入的IP核的电路描述，以及IP核的调度约束条件和权重；
[0009]将IP核转换为若干基本块bb
k
，并将所述IP核的约束条件转换为差分约束公式；
[0010]基于所述差分约束公式，采用差分约束系统生成控制数据流图并进行资源预分配；
[0011]基于模式匹配和算子机动性，对所述控制数据流图中的算子进行扫描、替换和调度，对所述控制数据流图进行优化；
[0012]根据经过优化的控制数据流图进行资源分配，生成硬件电路结构。
[0013]进一步地，本专利技术还提出一种基于差分约束系统的高层次综合工具优化系统，应用本专利技术的基于差分约束系统的高层次综合工具优化方法；其中，所述系统包括：
[0014]数据获取模块，用于获取IP核的电路描述，以及IP核的调度约束条件和权重；
[0015]差分约束系统，用于将IP核转换为基本块bb
k
，并将所述IP核的约束条件转换为差分约束公式；
[0016]资源预分配模块，用于基于所述差分约束公式，采用差分约束系统生成控制数据流图并进行资源预分配；
[0017]控制数据流图优化模块，用于基于模式匹配和算子机动性，对所述控制数据流图中的算子进行扫描、替换和调度，对所述控制数据流图进行优化；
[0018]资源分配模块，用于根据经过优化的控制数据流图进行资源分配，生成硬件电路结构。
[0019]进一步地，本专利技术还提出一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现本专利技术的基于差分约束系统的高层次综合工具优化方法的步骤。
[0020]进一步地，本专利技术还提出一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现本专利技术的基于差分约束系统的高层次综合工具优化方法的步骤。
[0021]与现有技术相比，本专利技术技术方案的有益效果是：本专利技术为面向IP核的高层次综合工具优化算法，通过基于差分约束系统，将IP核构建成为算子，并基于模式匹配和算子机动性，对算子进行扫描、替换和调度，能够为函数的实现指定特定的IP核模块，也可以在调度优化中自动识别并应用IP核，解决了IP核调度时拥塞的问题，有效提高了高层次综合工具的开发效率，以及有效提高了高层次综合工具生成电路的性能和可靠性。本专利技术可广泛应用于硬件电路结构设计领域中。
附图说明
[0022]图1为实施例1的基于差分约束系统的高层次综合工具优化方法的流程图。
[0023]图2为控制数据流图的示意图。
[0024]图3为IP核模式匹配和替换示意图。
[0025]图4为IP核分区示意图。
[0026]图5为未使用IP核算子的示意图。
[0027]图6为使用实施例1的高层次综合工具优化方法的示意图。
[0028]图7为硬件资源对比图。
[0029]图8为实施例2的基于差分约束系统的高层次综合工具优化系统的架构图。
[0030]图9为平衡延迟过程的示意图。
具体实施方式
[0031]附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
[0032]对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
[0033]下面结合附图和实施例对本专利技术的技术方案做进一步的说明。
[0034]实施例1
[0035]本实施例提出一种基于差分约束系统的高层次综合工具优化方法，如图1所示，为本实施例的基于差分约束系统的高层次综合工具优化方法的流程图。
[0036]本实施例提出的基于差分约束系统的高层次综合工具优化方法中，包括以下步骤：
[0037]S1、获取输入的IP核的电路描述，以及IP核的调度约束条件和权重。
[0038]S2、将IP核转换为若干基本块bb
k
，并将所述IP核的约束条件转换为差分约束公式。
[0039]S3、基于所述差分约束公式，采用差分约束系统生成控制数据流图并进行资源预分配。
[0040]S4、基于模式匹配和算子机动性，对所述控制数据流图中的算子进行扫描、替换和调度，对所述控制数据流图进行优化。
[0041]S5、根据经过优化的控制数据流图进行资源分配，生成硬件电路结构。
[0042]其中，本实施例为面向IP核的高层次综合工具优化算法，可以为函数的实现指定特定的IP核，也可以在调度优化中自动识别并应用IP核，解决了IP核调度时拥塞、开发效率低的问题，有效提高了高层次综合工具生成电路的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于差分约束系统的高层次综合工具优化方法，其特征在于，包括以下步骤：获取输入的IP核的电路描述，以及IP核的调度约束条件和权重；将IP核转换为若干基本块bb
k
，并将所述IP核的约束条件转换为差分约束公式；基于所述差分约束公式，采用差分约束系统生成控制数据流图并进行资源预分配；基于模式匹配和算子机动性，对所述控制数据流图中的算子进行扫描、替换和调度，对所述控制数据流图进行优化；根据经过优化的控制数据流图进行资源分配，生成硬件电路结构。2.根据权利要求1所述的基于差分约束系统的高层次综合工具优化方法，其特征在于，所述获取输入的IP核的电路描述，以及IP核的约束条件和权重，包括以下步骤：根据IP核的桩代码，获取IP核的硬件电路接口；根据IP核的原型代码或仿真代码，获取IP核的输入输出行为和输入输出时序；通过LUA脚本指定IP核的约束条件；通过LUA脚本指定IP核的权重。3.根据权利要求2所述的基于差分约束系统的高层次综合工具优化方法，其特征在于，所述约束条件包括数据依赖约束、时序依赖约束和资源约束中的至少一种；则将所述IP核的约束条件转换为差分约束公式，包括以下步骤：将所述IP核相应的输入输出端口映射为基本块bb
k
内部的调度变量sv，同时为基本块bb
k
添加超级源节点ssrc(bb
k
)和超级漏节点ssnk(bb
k
)；基于所述IP核的数据依赖约束，生成第一差分约束公式；其表达式如下：式中，节点v
i
,v
j
为基础块bb
k
内部的具有数据依赖约束的两个操作节点，且节点v
i
必须在节点v
j
调度前调度完毕；e(v
i
,v
j
)表示节点v
i
和v
j
的数据依赖约束边，表示控制控制数据流图中基本块bb
k
中数据依赖约束边的集合；sv
end
(v
i
)表示节点v
i
的调度变量结束值，sv
beg
(v
j
)表示节点v
j
的调度变量起始值；基于所述IP核的时序依赖约束，生成第二差分约束公式；其表达式如下：sv
beg
(ssrc(bb
k
))
‑
sv
end
(ssnk(bb
k
))≤
‑
T
lat,min
sv
end
(ssnk(bb
k
))
‑
sv
beg
(ssrc(bb
k
))≤T
lat,max
式中，sv
beg
(ssrc(bb
k
))表示基础块bb
k
的调度变量起始值，sv
end
(ssnk(bb
k
))表示基础块bb
k
的调度变量结束值；T
lat,max
表示基础块bb
k
内部的最大延迟路径的时钟周期数量，T
lat,min
表示基础块bb
k
内部的最小延迟路径的时钟周期数量；基于所述IP核的资源约束，生成第三差分约束公式；其表达式如下：式中，节点和节点表示不属于IP核算子但具有相同资源的一对节点，表示节点的调度变量起始值，表示节点的调度变量起始值，表示节点执行所需要的时间，表示节点和的数据依赖约束边；基础块bb
k
的资源不参与基于差分约束系统的调度复用。4.根据权利要求1所述的基于差分约束系统的高层次综合工具优化方法，其特征在于，
所述采用差分约束系统生成控制数据流图并进行资源预分配，包括以下步骤：根据所述IP核的电路描述，采用编译器前端将行为级描述的高级语言代码从源码生成中间码；基于所述差分约束公式，采用差分约束系统生成控制数据流图，将中间码的基本算子和依赖关系映射为控制数据流图的节点、控制边和基本块；根据所述控制数据流图的节点和基本块，绑定对应种类的硬件资源，得到初步硬件资源使用情况，完成资源预分配。5.根据权利要求4所述的基于差分约束系统的高层次综合工具优化方法，其特征在于，对所述控制数据流图中的算子进...

【专利技术属性】
技术研发人员：王自鑫，张仕杰，宋杰，陈弟虎，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：