实用C语言FPGA编程

译者序

序言

前言

致谢

第1章一种计算平台FPGA

1.1FPGA简介

1.2基于FPGA的可编程硬件平台

1.3提高性能而降低成本

1.4工具的作用

1.5将FPGA作为嵌入式软件平台

1.6编程抽象的重要性

1.7C语言何时适用于FPGA设计？

1.8如何使用本书？

第2章可编程平台的发展

2.1可编程逻辑的起源

2.2可重编程性、硬件描述语言和FPGA的发展

2.3可编程片上系统

2.4FPGA并行计算

2.5本章小结

第3章基于FPGA应用的编程模型

3.1并行处理模型

3.2FPGA作为并行机

3.3并行编程

3.4通信进程编程模型

3.5ImpulseC编程模型

3.6本章小结

第4章ImpulseC介绍

4.1ImpulseC的目标

4.2ImpulseC编程模型

4.3一个最小的ImpulseC程序

4.4进程、流、信号和存储器

4.5ImpulseC中的有符号和无符号数据类型

4.6理解进程

4.7理解流

4.8使用输出流

4.9使用输入流

4.10避免流死锁

4.11创建和使用信号

4.12理解寄存器

4.13使用共享存储器

4.14存储器和流的性能考虑

4.15本章小结

第5章描述FIR滤波器

5.1设计概述

5.2FIR滤波器硬件进程

5.3软件测试平台

5.4桌面仿真

5.5应用监控

5.6本章小结

第6章生成FPGA硬件

6.1硬件生成流程

6.2理解生成的结构

6.3流和信号接口

6.4使用HDL仿真来理解流协议

6.5调试生成的硬件

6.6硬件生成重要事项

6.7有效利用优化器

6.8硬件进程的语言约束

6.9本章小结

第7章增加语句级并行

7.1FPGA计算模型

7.2C语言语义和并行

7.3利用指令级并行

7.4限制指令级

7.5循环展开

7.6理解流水线

7.7本章小结

第8章将已有的C应用程序移植到ImpulseC

8.13-DES算法

8.2把算法转化成数据流模型

8.3进行软件仿真

8.4编译成硬件

8.5初步硬件分析

8.6本章小结

第9章创建嵌入式测试平台

9.1一种混合式软硬件方法

9.2用嵌入式处理器作为测试生成器

9.3硬件仿真器的作用

9.43-DES算法的硬件测试

9.5软件流的宏接口

9.6构建测试系统

9.7本章小结

第10章面向FPGA性能优化C代码

10.1针对性能重新考虑算法

10.2改进1：引入循环，减小规模

10.3改进2：数组拆分

10.4改进3：提高流的性能

10.5改进4：循环展开

10.6改进5：主循环流水线化

10.7本章小结

第11章描述系统级的并行性

11.1设计概要

11.2执行桌面仿真

11.3改进1：创建8位并行滤波器

11.4改进2：创建一个系统级的流水线

11.5将应用移至硬件

11.6本章小结

第12章将ImpulseC与嵌入式操作系统相结合

12.1μClinux操作系统

12.2一个μClinux演示项目

12.3本章小结

第13章Mandelbrot图像生成

13.1设计概述

13.2用C语言描述算法

13.3创建定点数等价算法

13.4创建一个流版本

13.5算法并行化

13.6未来的优化

13.7本章小结

第14章FPGA计算的未来

14.1FPGA作为高性能计算机

14.2FPGA计算的未来

14.3本章小结

附录A获取嵌入式FPGA处理器最大限度的输出

附录B生成定制流接口

附录CImpulseC函数参考

附录D3-DES源代码清单

附录E图像滤波器清单

附录F部分参考文献

索引

　　高性能FPGA加速软件的应用在通信、图像处理、生物医学和科学计算领域的需求正在快速增长。本书介绍了强大的、基于C语言的并行编程技术，以创建、验证这些应用，并将它们应用到FPGA硬件设计中。本书既有丰富的理论，又有很强的实用性。读者可以通过本书了解一个更高层次的新的设计理念，掌握如何在更高抽象层次上进行建模和设计的概念和方法。　　目前用FPGA实现嵌入式系统呈现越来越最流行的趋势。本书介绍了用C语言为FPGA编程的原理和技术，以及如何用C语言实现FPGA硬件的平台。该平台提供了一个类似C语言的描述硬件需求的语言ImpulseC，设计者只需用该语言描述要实现的硬件的行为，在设计平台的支持下，就可以在FPGA上实现所要求的硬件。因此，这种设计方法既简化了硬件设计者的设计过程，又为软件设计人员提供了一种可行的硬件设计的途径。