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Veriloggen.Thread & Stream: 最高性能FPGAコンピューティングを 目指したミックスドパラダイム型高位合成 (FPGAX 2017年9月24日@ドワンゴ)
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2.
BRein Memory[Ando+,VLSI2017] n A
binary/ternary DNN accelerator l Employing Processing in Memory (PIM) architecture n 1st test chip with 6 PIMs l Peak 1.38 TOPS @ 400 MHz, Efficiency 2.3 TOPS/W l First accelerator chip for binary & ternary DNNs 2
3.
n n : 3 : QER(w) = ||
w – wq ||2 : L(w) = E(w) + λQER(w) E(w): , λ:
4.
4 σσ σσ σσ σ σ σ σ σ σ σ σ σσ σσ σσ σσ σ σ σ σ σ σ σ σ σ σ σσ σσ σσ σ σ σ σ σσ σσ σσ σ σ σ σ σσ MajorityVoterCircuit Inverter Inverter Inverter Inverter Inverter Inverter σN σS Random pulses
(type1&type2) 10bit N S Spin E W h Phase1 Phase2 Phase3 Phase4 Phase1 Phase2 Phase3 Phase4 Coefficient Memory Spin Memory ~ phasecounter Spin Unit phase
5.
Veriloggen: Python RTL 5 Design Generator
by Python from veriloggen import * m = Module('blinkled') clk = m.Input('CLK') led = m.Output('LED', 8) count = m.Reg('count', 32) m.Assign( led(count[31:24]) ) m.Always(Posedge(clk)( count( count + 1 ) ) hdl = m.to_verilog() print(hdl) blinkled CLK RST LED count assign always Veriloggen Object module blinkled ( input CLK, output [7:0] LED ); reg [31:0] count; assign LED = count[31:24]; always @(posedge CLK) begin count <= count + 1; end endmodule Verilog Source Code module input CLK input RST blinkled Verilog AST to_verilog() Verilog AST Generator Verilog Code Generator Run on Python Interpreter Verilog HDL Python Verilog HDL
6.
Verilog 6 Module Python (m )Reg "count <=
0" "count==1023" If (m )Always Module
7.
Thread, Stream, and
RTL together: Veriloggen Mixed HW 7 Veriloggen.Core (RTL) Thread RAM Thread RAM Stream Stream Computing Unit Thread Python-to-FSM Stream Control Thread Bus + DMA (AXI4 Master/Slave) AXI4 Interconnect DRAMCPU RTL Control Intrinsic RTL RTL Control DMA Control DMA Burst Transfer
8.
Thread: Python-to-FSM LED 8 Module I/O Verilog (
: CLK, RST, LED ) Thread Python I/O Thread FSM
9.
RTL FSM 9 FSM LED (th_blink FSM )
10.
RTL 10 RTL Seq ( ) RTL (
: ) Thread Python RTL
11.
Intrinsic function/method: RTL 11 FSM send(fsm, value) data
<= value; enable <= 1; /* then */ enable <= 0; wait(fsm) if(ready) goto next; RTL → Intrinsic function RTL Intrinsic function
12.
Mutex 12 lock() Mutex unlock() Mutex Mutex obj
13.
DMA 13 I/F RAM: RAM AXIM: AXI4
IF AXIS: AXI4 IF Thread DMA (Async ) dma_read: read dma_write: write Burst Read Burst Write
14.
: AXI-S 14 AXI4-lite AXI4-lite
15.
Stream: 15 Stream ram_a ram_b ram_c ACC+ Stream run() join()
16.
16 Stream DMA
17.
n Thread +
Intrinsic: I/O l RTL n Thread + Stream: l l FPGA n l l 17
18.
n GitHub l Veriloggen:
https://github.com/PyHDI/veriloggen l Pyverilog: https://github.com/PyHDI/Pyverilog l IPgen: https://github.com/PyHDI/ipgen n PIP Python 18 $ pip install veriloggen $ pip install pyverilog $ pip install ipgen $ git clone https://github.com/PyHDI/veriloggen.git $ git clone https://github.com/PyHDI/Pyverilog.git $ git clone https://github.com/PyHDI/ipgen.git
19.
Thread, Stream, and
RTL together: Veriloggen Mixed HW 19 Veriloggen.Core (RTL) Thread RAM Thread RAM Stream Stream Computing Unit Thread Python-to-FSM Stream Control Thread Bus + DMA (AXI4 Master/Slave) AXI4 Interconnect DRAMCPU RTL Control Intrinsic RTL RTL Control DMA Control DMA Burst Transfer
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