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Vitis 高位合成ユーザーガイド (UG1399)

Document_ID: UG1399
Release_Date: 2026-06-23
Version: 2026.1 日本語

はじめに
この資料に関連する設計プロセス
オペレーティングシステムと C++ サポート
Vitis HLS ライセンスの取得
動作の変更
高位合成の利点
Vitis HLS コンポーネントの概要
HLS のための C++ ソースコードのリファクタリング
チュートリアルとサンプル
HLS プログラマガイド
設計原則
プログラマブルロジックの 3 つのパラダイム
プロデューサー/コンシューマーパラダイム
ストリーミングデータパラダイム
パイプラインパラダイム
3 つのパラダイムの組み合わせ
結論 - パフォーマンスの改善方法
HLS 用のプログラミングモデル
制御駆動型およびデータ駆動型のタスク
データ駆動型のタスクレベル並列処理
制御駆動型のタスクレベル並列処理
データフロー領域のコーディングスタイル
WYSIWYG コーディングスタイル
ネストされたデータフロー領域の懸念事項
高度なデータフロー領域の例
データフローメモリチャネルの設定
配列を PIPO または FIFO として指定
配列をストリームオブブロックとして指定
コンパイラで作成される FIFO の深さの指定
stable 配列
データ駆動型および制御駆動型の混合モデル
まとめ
ループの概要
ループのパイプライン処理
ループの自動パイプライン
パイプライン処理されたループを巻き戻してパフォーマンスを改善
パイプラインのフラッシュとパイプラインのタイプ
パイプライン依存の管理
ループの展開
ループの結合
入れ子のループの使用
変数ループ境界の使用
配列の概要
ソフトウェア配列のハードウェアメモリへのマップ
配列アクセスとパフォーマンス
配列の分割
配列の自動分割
配列の形状変更
インターフェイスの配列
配列インターフェイス
FIFO インターフェイス
メモリマップドのインターフェイス
配列の初期化およびリセット
ROM のインプリメント
C シミュレーションと配列
関数の概要
関数のインライン展開
関数パイプライン
関数インスタンシエーション
データ型
標準データ型
float および double 型
複合型
構造体
インターフェイスの構造体
構造体のパディングとアライメント
C++ クラスおよびテンプレート
グローバル変数およびクラス
Templates
テンプレートを使用した固有のインスタンスの作成
列挙型 (enum)
共用体
型修飾子
揮発性 (volatile)
スタティック型 (static)
定数型 (const)
ROM 最適化
任意精度 (AP) 型
AP 型の利点
任意精度整数型の概要
任意精度固定小数点データ型の概要
任意精度の浮動小数点ライブラリ AP_float <int W, int E>
サポートされていない関数の処理
ap_float <> と異なるデータ型との間の変換
ap_float<> Using ap_float_acc<> ヘルパークラスの累積
ap_float_acc<> 制限の使用
グローバル変数
ポインター
インターフェイスのポインター
基本的なポインター
ポインター演算
インターフェイスのマルチアクセスポインター
揮発性データの理解
ストリーミングデータインターフェイスの記述
マルチアクセスポインターおよび RTL シミュレーション
ベクターデータ型
ビット幅の伝搬
サポートされない C/C++ コンストラクト
システムコール
ダイナミックメモリの使用
ポインターの制限
再帰関数
標準テンプレートライブラリ
未定義のビヘイビアー
仮想関数とポインター
HLS デザインのインターフェイス
インターフェイスの定義
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Vitis カーネルフローのインターフェイス
Vivado IP フローのインターフェイス
AXI アダプターのインターフェイスプロトコル
AXI4 マスターインターフェイス
オフセットと動作モード
M_AXI バンドル
M_AXI チャネル
M_AXI リソース
AXI4 バースト動作の制御
ポート幅の自動変更
32 ビットアドレスの AXI4 インターフェイスの作成
IP インテグレーターでの AXI4 Master インターフェイスのカスタマイズ
AXI4-Lite インターフェイス
S_AXILITE の例
S_AXILITE 制御レジスタマップ
S_AXILITE およびポートレベルプロトコル
S_AXILITE バンドルの規則
S_AXILITE オフセットオプション
C ドライバーファイル
C ドライバーファイルと float 型
ハードウェアの制御
ソフトウェアの制御
AXI4-Lite インターフェイスの制御クロックおよびリセット
IP インテグレーターでの AXI4-Lite スレーブインターフェイスのカスタマイズ
AXI4-Stream インターフェイス
AXI4-Stream の動作
AXI4-Stream のインプリメント方法
レジスタ付き AXI4-Stream インターフェイス
サイドチャネルなしの AXI4-Stream インターフェイス
サイドチャネルありの AXI4-Stream インターフェイス
配列をストリームに変換するコーディングスタイル
AXI4-Stream インターフェイスのカスタマイズ
Vivado IP フローのポートレベルのプロトコル
ポートレベル I/O: プロトコルなし
ポートレベル I/O: ワイヤハンドシェイク
ポートレベル I/O: メモリインターフェイスプロトコル
HBM でのマルチポートアクセスのプログラミングモデル
複数の M_AXI インターフェイスを使用した HBM 帯域幅の改善
SSI テクノロジデバイスのインターフェイスの管理
Vitis HLS のメモリレイアウトモデル
データアライメント
データ構造パディング
Vitis HLS のアライメント規則とセマンティクス
集約の例
分割の例
パイプラインでの構造体のサイズの影響
HLS デザインの実行モード
ブロックレベルの制御プロトコル
連続実行モード
自動再起動モード
デザインの自動再起動の使用
サポートされるインターフェイス
自動再起動のイネーブル
メールボックスの使用
メールボックスセマンティクス
協調シミュレーション (C/RTL Cosim) での自動再起動の使用
プログラマモデル
協調シミュレーションにおける自動再起動の制限事項
XRT での自動再起動の使用
メールボックスを使用した自動再起動
カウントありの自動再起動の使用
初期化およびリセット動作の制御
初期化動作
M_AXI インターフェイスを使用したデザインのベストプラクティス
最上位パフォーマンスプラグマ
最適化手法とトラブルシューティングのヒント
高位合成のスケジューリングおよびバインディングの理解
スケジューリングおよびバインディングの例
制御ロジックの抽出と I/O ポートのインプリメント例
パフォーマンスメトリクスの例
ロジックの最適化
シフトレジスタの推論
論理演算式の最適化
AXI システムパフォーマンスの最適化
AXI バースト転送
バースト転送の前提条件と制限
AXI4 バーストビヘイビアーを制御するオプション
ステンシルの最適化
推奨されるコーディングスタイルの例
まとめ
手動バーストの使用
AXI パフォーマンスのケーススタディ
エリアおよびハードウェアリソースの管理
演算子数の制限
ハードウェアインプリメンテーションの制御
DSP マルチ演算マッチング
演算子のパイプラインの制御
C++ クラスのループの展開
制御駆動型のタスクレベル並列処理の制限
スタティック変数によるパイプライン処理の制限
標準的データフロー
Vitis HLS フローのステップ
Vitis Unified IDE の起動
Vitis Unified IDE の機能
Flow Navigator の使用
HLS コンポーネントの作成と実行
HLS コンポーネントの作成
ターゲットフローの概要
Vivado/Vitis フローのデフォルト設定
ソースの操作
C/C++ 関数のコード記述
HLS コンポーネントでのライブラリの使用
参照の解決および #include ファイルの表示
ソースコードのコメント表示の解決
RTL ブラックボックスの追加
RTL Blackbox Wizard の使用
C++ モデルとヘッダーファイル
RTL IP 定義
RTL ブラックボックスの JSON ファイル
HLS コンフィギュレーションファイルの定義
クロック周波数の指定
クロックおよびリセットポート
プラグマおよび指示子の追加
プラグマの条件付き制御
スクリプトでの指示子の使用 vs. コードでのプラグマの使用
適切なスコープへの指示子の適用
グローバル変数への最適化指示子の適用
クラスオブジェクトへの最適化指示子の適用
テンプレートへの最適化指示子の適用
プラグマを使用した定数
最適化指示子の適用エラー
C シミュレーションの実行
テストベンチの記述
テストベンチ例
デザインファイルとテストベンチファイル
1 つのファイルにテストベンチとデザインを結合
C シミュレーション実行時のサニタイザー
C シミュレーションの出力
HLS コンポーネントのデバッグ
C 合成の実行
合成ランタイムおよび容量の改善
C 合成の出力
合成サマリ
関数コールグラフ
スケジュールビューアー
データフロービューアー
C/RTL 協調シミュレーションの実行
C/RTL 協調シミュレーションの出力
RTL の自動検証
インターフェイス合成用の協調シミュレーション要件
DATAFLOW および DEPENDENCE の検証
協調シミュレーションでサポートされない最適化
IP コアのシミュレーション
RTL シミュレーションの解析
シミュレーション波形の表示
協調シミュレーションのデッドロック検出
[Timeline Trace] ビューアー
C/RTL 協調シミュレーションのトラブルシューティング
環境の設定
最適化指示子
C テストベンチおよび C ソースコード
RTL デザインのパッケージ
RTL エクスポートの出力
インプリメンテーションの実行
インプリメンテーションレポート
HLS プロジェクトの最適化
HLS コンポーネントのクローン
コンポーネント比較機能
L1 ライブラリウィザードフロー
コマンドラインからの HLS のコンポーネントの作成
Vitis HLS コマンドリファレンス
vitis、v++、および vitis-run コマンド
hls_init.tcl
HLS コンフィギュレーションファイルのコマンド
HLS 一般オプション
配列パーティションの設定
C シミュレーション設定
協調シミュレーション設定
コンパイルオプション
データフロー設定
デバッグオプション
インターフェイスコンフィギュレーション
パッケージオプション
演算子のコンフィギュレーション
RTL コンフィギュレーション
スケジュールの設定
ストレージの設定
コンフィギュレーションのインプリメント
展開の設定
HLS 最適化指示子
syn.directive.aggregate
syn.directive.alias
syn.directive.allocation
syn.directive.array_partition
syn.directive.array_reshape
syn.directive.bind_op
syn.directive.bind_storage
syn.directive.cache
syn.directive.dataflow
syn.directive.dependence
syn.directive.disaggregate
syn.directive.expression_balance
syn.directive.function_instantiate
syn.directive.inline
syn.directive.interface
syn.directive.latency
syn.directive.loop_flatten
syn.directive.loop_merge
syn.directive.loop_tripcount
syn.directive.occurrence
syn.directive.performance
syn.directive.pipeline
syn.directive.protocol
syn.directive.reset
syn.directive.stable
syn.directive.stream
syn.directive.top
syn.directive.unroll
HLS プラグマおよび指示子
AGGREGATE
ALIAS
ALLOCATION
ARRAY_PARTITION
ARRAY_RESHAPE
ARRAY_STENCIL
BIND_OP
BIND_STORAGE
CACHE
DATAFLOW
DEPENDENCE
DISAGGREGATE
EXPRESSION_BALANCE
FUNCTION_INSTANTIATE
INLINE
INTERFACE
LATENCY
LOOP_FLATTEN
LOOP_MERGE
LOOP_TRIPCOUNT
OCCURRENCE
PERFORMANCE
PIPELINE
PROTOCOL
RESET
STABLE
STREAM
TOP
UNROLL
RESOURCE
SHARED
HLS の Tcl コマンド
プロジェクトコマンド
コンフィギュレーションコマンド
HLS 一般オプション
C 合成ソース
テストベンチソース
配列の分割
配列ステンシル
コンパイル
C Simulation
協調シミュレーション
データフロー
デバッグ
INTERFACE
パッケージ/エクスポート
演算バインド
RTL
スケジュール
ストレージバインド
UNROLL
Vitis HLS C ドライバーリファレンス
AXI4-Lite スレーブの C ドライバーのリファレンス
X<DUT>_Initialize
X<DUT>_CfgInitialize
X<DUT>_LookupConfig
X<DUT>_Release
X<DUT>_Start
X<DUT>_IsDone
X<DUT>_IsIdle
X<DUT>_IsReady
X<DUT>_Continue
X<DUT>_EnableAutoRestart
X<DUT>_DisableAutoRestart
X<DUT>_Set_ARG
X<DUT>_Set_ARG_vld
X<DUT>_Set_ARG_ack
X<DUT>_Get_ARG
X<DUT>_Get_ARG_vld
X<DUT>_Get_ARG_ack
X<DUT>_Get_ARG_BaseAddress
X<DUT>_Get_ARG_HighAddress
X<DUT>_Get_ARG_TotalBytes
X<DUT>_Get_ARG_BitWidth
X<DUT>_Get_ARG_Depth
X<DUT>_Write_ARG_Words
X<DUT>_Read_ARG_Words
X<DUT>_Write_ARG_Bytes
X<DUT>_Read_ARG_Bytes
X<DUT>_InterruptGlobalEnable
X<DUT>_InterruptGlobalDisable
X<DUT>_InterruptEnable
X<DUT>_InterruptDisable
X<DUT>_InterruptClear
X<DUT>_InterruptGetEnabled
X<DUT>_InterruptGetStatus
Vitis HLS ライブラリリファレンス
C/C++ ビルトイン関数
任意精度型ライブラリ
任意精度データ型
C++ 言語での整数任意精度型
任意精度固定小数点データ型
固定小数点の識別子のまとめ
ap_fixed を使用した例
C++ の任意精度整数型
C++ の任意精度整数型: リファレンス情報
ap_[u]int<> 型のコンパイル
ap_[u] 変数の宣言/定義
定数 (リテラル) からの初期化および代入
コンソール I/O (出力) のサポート
ap_[u]<> 型を使用した式
クラスメソッドおよび演算子
その他のクラスメソッド、演算子、データメンバー
C++ の任意精度固定小数点型
固定小数点の識別子のまとめ
C++ の任意精度固定小数点型: リファレンス情報
ap_[u]fixed 表現
量子化モード
オーバーフローモード
ap_[u]fixed<> 型のコンパイル
ap_[u]fixed<> 変数の宣言と定義
定数 (リテラル) からの初期化および代入
コンソール I/O (出力) のサポート
ap_[u]fixed<> 型を使用した式
クラスメソッド、演算子、データメンバー
HLS Print 関数
HLS math ライブラリ
HLS math ライブラリの精度
HLS math ライブラリ
固定小数点の数学関数
検証および数学関数
検証オプション 1: 標準 math ライブラリおよび差の検証
検証オプション 2: HLS math ライブラリおよび差の検証
検証オプション 3: HLS math ライブラリファイルおよび違差の検証
よくある合成エラー
HLS ストリームライブラリ
C モデルと RTL インプリメンテーション
HLS ストリームの使用
ブロッキング API
ブロッキング書き込みメソッド
読み出しメソッドのブロッキング
確定的ビヘイビアー
ノンブロッキング API
ノンブロッキング書き込み
ノンブロッキング読み出し
hls::stream.capacity() メソッド
hls::stream.empty() メソッド
hls::stream.full() メソッド
hls::stream.size() メソッド
RTL の FIFO の深さの制御
HLS ダイレクト I/O
ダイレクト I/O ストリームの使用
ダイレクト I/O ストリームのワイヤインターフェイスへのマッピング
ダイレクト I/O ストリームの SAXI Lite インターフェイスへのマッピング
ブロッキング/ノンブロッキング API
HLS フェンスライブラリ
HLS ベクターライブラリ
HLS タスクライブラリ
DTLP でのスカラー/メモリインターフェイスのサポート
タスクおよびチャネル
タスクおよびデータフロー
HLS スプリット/マージライブラリ
HLS ストリームオブブロックライブラリ
ストリームオブブロックの記述形式
リソース使用量
フルブロックと空ブロックの確認
データフロー領域でのフィードバックのモデル化
制限
HLS IP ライブラリ
DSP 組み込み関数
DSP 組み込み関数の使用
符号なし入力
累積
DSP のカスケード接続
複素数の DSP 組み込み関数
Fast Fourier Transform IP ライブラリ
FIR フィルター IP ライブラリ
FIR のスタティックパラメーター
DDS IP ライブラリ
DDS のスタティックパラメーター
DDS の構造体パラメーター値
SRL IP ライブラリ
SRL リソースへの直接マップ
シフトレジスタからの読み出し
データの読み出しおよび書き込みして、シフト
読み出しおよび書き込みして、シフトをイネーブル制御
OpenCV での作業
Vitis HLS 移行ガイド
Vitis HLS から Vitis Unified IDE への移行
Vivado HLS から Vitis HLS へ移行
主な動作の違い
デフォルトのユーザー制御設定
Vivado IP 開発フロー
Vitis アプリケーションアクセラレーション開発フロー (カーネルモード)
デフォルトインターフェイス
インターフェイスバンドルの規則
インターフェイスのメモリプロパティ
サイドチャネルありの AXI4-Stream インターフェイス
メモリモデル
未接続ポート
インターフェイスのグローバル変数
モジュール名とモジュール接頭辞への動作変更
メモリ (RAM/ROM) モジュール名および RTL ファイル名を更新
関数のインライン展開の動作の違い
データフロー
廃止予定およびサポートされない機能
サポートされていない機能
プラグマ
最上位関数の引数
HLS ビデオライブラリ
C の任意精度型
Tcl からコンフィギュレーションファイルコマンドへの対応表
命令/演算子の説明
その他のリソースおよび法的通知
その他の資料
サポートリソース
参考資料
改訂履歴
お読みください: 重要な法的通知

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