a test to implement a compiler from Go to VHDL/Verilog HDL

1. Go VHDL VerilogHDL
@miyox
2016.11.22 -

2. C/C++
…Java Fortran

3. 2
Synthesijer とは
✔ JavaプログラムをFPGA上のハードウェアに変換
✔ 複雑なアルゴリズムのハードウェア実装を楽に
✔ オブクジェクト指向設計による再利用性の向上
✔ 特殊な記法，追加構文はない
✔ ソフトウェアとして実行可能．動作の確認、検証が容易
✔ 書けるプログラムに制限は加える
(動的なnew，再帰は制限付きで可など)
Javaコンパイラ
フロントエンド
Synthesijer
エンジン
Javaコンパイラ
バックエンド
合成
配置配線
while(){
if(...){
…
}else{
…
…
}
….
}
複雑な状態遷移も，Javaの制御構文を使って楽に設計できる
同じJavaプログラムをソフトウェアとしても
FPGA上のハードウェアとしても実行可能
Open-source

5. always @(posedge clk) begin
a <= b;
b <= a;
end
process(clk)
begin
if rising_edge(clk) then
a <= b;
b <= a;
end if;
end process;
!!
… { pragma }
VHDL/VerilogHDL
C/C++

6. …
a,b = b,a
…
func swap(a, b int) (int, int){
return b, a
}
Go

7. func sum(s []int, c chan int){
sum := 0
for _,v := range s{
sum += v
}
c <- sum
}
Go

8. func main(){
s := []int{7,2,8,-9,4,0}
go sum(s[:len(s)/2], c)
go sum(s[len(s)/2:], c)
x, y := <-c, <-c
fmt.Println(x, y, x + y)
}
Go
Go

9. HDL

11. range

12. range

13. range
FIFO

14. goroutine

15. goroutine
f g

16. goroutine
f g

17. Synthesijer IR

18. Synthesijer IR

19. 49
Synthesijerオーバービュー
Javaコード
Javaプログラムの解析
スケジューリング表を作成
最適化
HDL構文の組み立て
VHDL/
Verilog HDL
コード
Javaコード
VHDL/
Verilog HDL
コード
VHDL/
Verilog HDL
コード
中間表現
(S式)
フロントエンド
ミドルエンド
バックエンド

20. 50
Synthesijer as a Compiler-Infrastructure
Javaコード
スケジューリング表を作成
最適化
Y構文の組み立て
VHDL/
Verilog HDL
コード
X言語
VHDL/
Verilog HDL
コード
中間表現
(S式)
フロントエンド
ミドルエンド
バックエンド
X言語パーザー 最適化器
Y言語

21. package main
import (
"fmt"
"strings"
"go/parser"
"go/token"
"os"
"path/filepath"
"github.com/codegangsta/cli"
"github.com/miyo/go2ir/synthesijer"
)
func body(src string) {
fset := token.NewFileSet()
file, err := parser.ParseFile(fset, src, nil, 0)
if err != nil {
panic(err)
}
target_name := src[:strings.LastIndex(src, ".")]
target := synthesijer.Module{Name: filepath.Base(target_name)}
synthesijer.Parse(file, &target)
…
Go
!!

22. for _, decl := range file.Decls {
switch td := decl.(type) {
case *ast.GenDecl:
switch td.Tok {
case token.IMPORT:
case token.TYPE:
case token.CONST:
case token.VAR:
for _, sp := range td.Specs {
s := sp.(*ast.ValueSpec)
case *ast.FuncDecl:
b := target.AddBoard(&Board{Name: td.Name.Name, Module: target})
if td.Recv != nil {
fmt.Println(td.Recv.List[0].Type)
}
if td.Type.Params != nil && td.Type.Params.NumFields() > 0 {
for _, p := range td.Type.Params.List {
for _, n := range p.Names {
t := convTypeFromExpr(p.Type)
b.AddVariable(&Variable{Name: n.Name, MethodParam: true,
OriginalName: n.Name, MethodName: td.Name.Name, Type: t})
}
}
}
if td.Type.Results != nil && td.Type.Results.NumFields() > 0 {
Go
!!

23. • Java …
• …
• Python Python (ry
•
• LISP
• Google …
• IROHA
• ( )

24. • Go
• Go HW
•
•
• IROHA VivadoHLS CWB OpenCL
NSL