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高位合成友の会 第3回 (2015/12/08) でのスライド
- 2. 目次 ● Polyphonyの特徴 ● 現在の開発状況 ● 今後の開発
- 3. Polyphonyの特徴
- 4. Polyphonyはこんなツール(になる予定) 特徴 ● Pythonで書いたコードをHDL(Verilog)に 変換するためのコンパイラ ● コードはPythonインタプリタで動く普通 のPythonのコード ● 特殊なクラスや言語拡張は基本的になし ● ただし，使える言語要素に制限あり ● オープンソース
- 5. Polyphonyはこんなツール(になる予定) 得意なこと ● 抽象度の高い処理記述 ● ソフトウェアのハードウェア化 ● 動くものを早く作る 出来ないこと，苦手なこと ● クロック単位のタイミング制御 ● ハードウェアの制御 ● 性能の追求
- 6. Pythonのいいところ 開発が早い ● ソースの読みやすさ，書きやすさ ● 割とすぐに身につく (学習コスト低め) ● 標準ライブラリが充実 ● 使える外部ライブラリも多い Pythonの上のような特徴を生かした高位合成ツール (になる予定）
- 8. ハードウェア記述言語の生産性と性能 生 産 性 性能 (速度，リソース...) 高 低 高位合成処理系 VHDL Verilog 良い悪い Polyphonoy (目標) いまここ! ↓ 夢の 処理系
- 10. 現在の開発状況
- 11. 値 (リテラル） ● 使えるのは整数，True，Falseだけ ● 浮動小数点数は現状未対応 将来的にはサポート予定 ● 文字列も．．．今後検討
- 13. 変数 課題: 常に符号あり32ビット整数型として合成 対策案: 表明 (アサーション) によるビット数推定 assert文で値の範囲，符号，ビット幅などのヒント をコンパイラに与える 実行時の検証にもなり，二度おいしい #xは符号なし7ビットに合成 assert 0 <= x and x <= 127 #xのビット数を直接指定することも可 assert x.bit_length() == 7
- 14. 式 算術演算，ビット演算 比較演算，論理演算 x = 1 + (2 + 3) * -4 y = y & 0ｂ11110000 d = a < b < c e = x and y or z
- 15. リスト 生成 参照と代入 ● 長さは固定長 ● リストに入れられる要素は整数型，True，False のみ xs = [1, 2, 3, 4] ys = [0] * 4096 xs[0] = xs[-1] * 2
- 17. 関数定義 & 関数呼び出し Pythonの関数⇒Verilogのモジュール def f(x): ... module f(...); ... Python Verilog
- 18. 関数定義 & 関数呼び出し Pythonの関数呼び出し⇒Verilogのサブモジュール def f(x): g(x) module f(...); g g_inst(...); Python Verilog
- 19. 関数定義 & 関数呼び出し 関数の並列実行 という関数があるとき f()とg()は，並列に実行されます (※データフロー解析の結果，関数に依存関係がなく 関数の内側で外の環境を変化させないことが条件) も並列に実行，ただし逐次実行も可能です (同じFUの並列度は調整可能) def f(x): ... def g(y): ... x = f(0) + g(1) x = f(0) + f(1)
- 20. 関数定義 & 関数呼び出し 内部関数もサポート def f(x, y): def f_a(a): ... def f_b(b): ... return f_a(x) * f_b(y)
- 21. 制御構造: for forループ for i in range(x): # ここだけrange関数使える ... else: # for-elseも一応対応 (基本使わないけど．．．) ...
- 22. 制御構造: for 一応リストも回せます 内部的には…こう変換しています for x in xs: # xsはリスト func(x) # len()はリストの長さを得る組み込み関数 for i in range(len(xs)): x = xs[i] func(x)
- 23. その他利用可能な言語要素 ● if-elif-else ● while-else ● continue, break ● assert ● return ● print関数 …などが利用できます
- 24. テストベンチ合成 テストベンチ向けの合成も可能 def func01(x): def inner(y): return y + 1 return inner(x) @testbench def test(): assert 1 == func01(0) assert 2 == func01(1) assert 3 == func01(2)
- 25. ソースコードの制限 Pythonのどんなコードも合成できるわけではない 例えば， ● クラス ● 辞書，タプルなどのオブジェクト ● 組み込み関数 (sorted, map, filter…) ● クロージャ … など，使用できない言語要素は多い 今のところC言語などと表現力はあまり変わらない
- 27. Polyphonyを使ってみた例 def mips_main(imem:list, dmem:list): ... while True: iaddr = IADDR(pc) ins = imem[iaddr] pc = pc + 4 op = ins >> 26 if op == R: funct = ins & 0x3f shamt = (ins >> 6) & 0x1f rd = (ins >> 11) & 0x1f rt = (ins >> 16) & 0x1f rs = (ins >> 21) & 0x1f if funct == ADDU: reg[rd] = reg[rs] + reg[rt] 次のFPGAマガジン(No.12)に載るかも・・・？
- 28. 今後の開発
- 30. その他の開発予定機能 ● import文によるコードの再利用 ● 組込み関数 enumerate, zip, any, all, abs, sum, ... ● ライブラリ numpy, scipy (ほとんど妄想) ．．．
- 31. おわりに Polyphonyはオープンソースです GitHubで公開中 https://github.com/ktok07b6/polyphony ● バグ報告 ● 追加機能のリクエスト ● プルリクエスト 歓迎します☺
- 32. ご清聴ありがとうございました