Vitis：初探软硬件协同
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初探软硬件协同相关知识
Xilinx的遗产和AMD的现状
Xilinx作为FPGA的龙头，自然FPGA是最主要的产品。但是近几年也逐渐开始向异构的SoC进军，比如出名的ZYNQ，Versal等，ZYNQ就是CPU+FPGA的SoC，Versal是CPU+FPGA+AIE的SoC，AIE有第一代，还有第二代，后面还将其用在笔记本电脑上作为NPU。还有剩下的传统FPGA（Spartan® / Artix® / Kintex® / Virtex®）就不赘述了。
那么对其进行开发，就需要Xilinx（以下称为AMD）的全家桶，主要是Vitis和Vivado，分别做软件开发和硬件开发；据我的理解，AMD提供了一些已有的IP，可供开发者基于这些IP来设计硬件电路，生成Verilog代码甚至编译的产物，这里我还不太清楚，在操作的过程中看到过xspm的文件（预先定义好的硬件平台），以及在一些视频教程中导出的xsa文件，似乎是和硬件相关的，之后软件开发就是基于这个硬件平台的，代码也可以是在这个上面运行。
在Vitis中，实际包装好了编译所需要的全部环境（其实也就是一般IDE的功能），需要先编译平台platform，再编译应用，应用可以分为裸机，Linux系统和freeRTOS系统的版本。可以使用SW仿真，HW仿真或者直接用开发板。
Vitis初探
- Windows
- 如果没有板子，不建议使用Windows。因为仿真需要petalinux，这个只有linux平台可以安装
- 较新的版本删除了AIE相关的示例，旧一些的也挺好的
- Linux
- 由于是WSL，所以直接用命令行操作了
- 使用v++进行编译，需要指定kernel，这个就是一个函数；主机代码运行在PS，kernel运行在PL/AIE
- kernel被编译位a.xo的文件，通过链接可以生成a.xclbin，这里包含了在PL/AIE上执行的代码
参考
听了一个ZYNQ的课程：https://www.bilibili.com/video/BV1Et421H75m/
计算机连接
/*
* [CPU]
* │
* ├─[内存控制器]─┬─[内存条A] (16GB 3200MHz)
* │ └─[内存条B] (16GB 3200MHz)
* │
* └─[PCIe 4.0根复合体]
* │
* ├─[PCIe x16]─────[独立显卡] (GPU)
* │ ├─ VRAM: 8GB GDDR6
* │ └─ 显示输出: DP/HDMI
* │
* ├─[PCIe x4]─────[NVMe SSD]
* │ ├─ 容量: 1TB
* │ └─ 接口: M.2 2280
* │
* ├─[PCIe x1]─────[网卡] (2.5G Ethernet)
* │
* └─[芯片组] (PCH/南桥)
* │
* ├─[SATA控制器]─┬─[SATA SSD] (500GB)
* │ ├─[HDD] (2TB 7200RPM)
* │ └─[光驱]
* │
* ├─[USB控制器]─┬─[USB 3.2 Gen2]
* │ ├─[键盘]
* │ ├─[鼠标]
* │ ├─[外置存储]
* │ └─[其他USB设备]
* │
* ├─[音频编解码器]─┬─[扬声器]
* │ ├─[麦克风]
* │ └─[耳机]
* │
* ├─[PS/2接口]──[传统键盘/鼠标]
* │
* └─[传统PCI]──[扩展卡]
*/
知识点：
- CPU只有2个出口，一个是IMC（内存控制器），另一个是PCIe根复合体。
- CPU和内存是异步的，所以CPU和内存的时钟频率可以不同。
- 内存的传输速度公式：传输速度 = 内存频率 * 数据宽度 / 8；例如3200MHz的内存，数据宽度为64位，那么传输速度为3200MHz * 64位 / 8位 = 25.6GB/s。数据宽度64是最常见的。
- CPU的IMC决定了双通道内存，4个内存条中1和2是一个通道，3和4是另一个通道，所以插2个要插在1和3，或者2和4。双通道的话速度可以翻倍，从25.6GB/s提升到51.2GB/s。
- CPU和PCIe也是异步的，CPU的时钟频率和PCIe的时钟频率可以不同。
- PCIe的传输速度公式：传输速度 =（传输速率 × 编码方式 × 通道数）÷ 8；例如PCIe 4.0的传输速率为16GT/s，编码方式为128b/130b，通道数为16，那么传输速度为（16GT/s × 128b/130b × 16）÷ 8 = 31.5GB/s。
- 显卡和固态硬盘都是用这个传输。
- USB顾名思义就是串行，所以也需要有编码方式，计算公式和PCIe类似，只不过没有多个通道。USB的速度5Gbps指经过编码后的，而PCIe的16GT/s是原始的，他们只差一个编码效率的系数，USB 3.0的传输速约为500MB/s。因为串行传输，所以需要编码。