一篇文章看懂HLS中的数据类型

Vivado HLS的输入可以是C、C++或者System C，从而继承了这些语言本身就具有的数据类型，例如char、short int、int等整型或float、double等浮点数据类型。不难发现，对于整型，其表示的字长是以8为边界的，这实际上和真实的硬件模型不完全匹配。这一点也不难理解，例如HDL中会根据设计需求设定位宽，而这些位宽很多情形下并不是8-bit、16-bit或者32-bit。因此，HLS引入了任意精度（Arbitrary Precision）的数据类型（对于SystemC，可查看Table 1-7, ug902）。以C++为例说明。

整数

1

对于任意精度整型数据类型，可通过ap_int声明位宽为W的有符号整数，或通过ap_uint声明位宽为W的无符号整数。需要添加头文件ap_int.h。

定点数

2

对于任意精度的定点小数，可通过ap_fixed声明位宽为W，其中整数部分字长为I的有符号定点小数；或通过ap_ufixed声明位宽为W，其中整数部分字长为I的无符号定点小数。需要添加头文件ap_fixed.h。

浮点数

3

对于浮点数据类型，除了float和double之外，Vivado HLS还引入了半精度浮点数half，需要添加头文件hls_half.h。该浮点数据类型为16-bit。

技巧

多种数据类型给用户提供了更多的选择，用户可根据实际需求选择可最佳匹配于硬件的数据类型。一个小的技巧是，把数据类型通过typedef定义在用户的头文件中。此外，在仿真时可采用float或double类型，以防止数据溢出，尽快完成算法功能的验证；之后再将设定为整型，观察是否有溢出，完成C综合。

结论

任意精度的数据类型可以完美地匹配硬件需求，同时还继承了原有数据类型所允许的操作。例如，对于两个13-bit的有符号整数相乘，不必把其定义为int类型，而是直接定义为ap_int<13>，且可直接使用乘法运算符。这样做的最大好处就是更准确地获取资源利用率信息。注意在使用任意精度数据类型时要添加相应的头文件。