面向高能物理应用的两种 FPGA 案例研究：高层次综合与手动 HDL 之比较
仪器与探测器
2018-06-29 v1 高能物理 - 实验
摘要
核科学中的实时数据采集系统通常依赖高速逻辑设计以满足快速数据率要求。它们大多用硬件描述语言（HDL）编写。然而，近年来出现了高层次综合（HLS）编译器，其显著优势在于依赖广泛使用的 C/C++ 语法。本文旨在阐明核科学中两个实时数据采集模块基于 HDL 与基于 C/C++ HLS 的设计之间的差异。第一个模块是实时晶体识别模块，第二个是紧凑型事件时间戳排序模块。该评估由一名无先前 HLS 训练经验、但熟悉 VHDL 的程序员完成。对于晶体识别模块，HDL 与 HLS 版本具有相同的事件处理间隔，且 HLS 实现消耗的查找表和触发器数量是 HDL 版本的两倍。另一方面，HLS 版本编写和调试所用时间仅为一半。对于排序模块，HLS 版本需要约 3 至 4 倍多的逻辑资源，且处理间隔略长。其完成时间也仅为原始 HDL 代码的一半。尽管仍可探索不同的编译器指令以改善这些设计中的源代码清晰度、资源使用和时序收敛，本试验表明 HLS 是核与等离子体科学中实时系统定制 HDL 实现的一个引人注目的替代方案。
引用
@article{arxiv.1806.10672,
title = {Two FPGA Case Studies Comparing High Level Synthesis and Manual HDL for HEP applications},
author = {Tétrault Marc-André},
journal= {arXiv preprint arXiv:1806.10672},
year = {2018}
}
备注
IEEE NPSS Real Time Conference Record, 2018