1. Introduction

接着上讲继续来说 for-loop 的另一种方法：loop merging。

如下图中例子，两个 for-loop 分别执行 add 和 sub 操作，彼此互不干涉，理论上我们希望它们能够是并行执行的，最后生成的电路应该如下图右侧所示。

而实际上 HLS 生成的电路，两个 for 循环是按顺序进行的，如下图所示分别占用了 8 个时钟周期，考虑到进入 for 循环和离开 for 循环需要 2 个时钟周期，一共占用了 18 个时钟周期。

2. Merge loops

为了解决上面的问题，在 Vivado 中使用 Merge 的方法来解决。先引入一个新的概念：Region，Region 下所包含的 for 循环是它的作用域，类似 for-loop 上的关键字，用一个关键字加大括号对想要覆盖的 logic 进行包含。当 GUI 右侧 Directive 窗口出现对应关键字时说明生效。


使用 Regions 进行合并后 loop 变成了一个，latency 和 interval 也大大降低。

实际 for-loop 在运行时，会创建包含多种状态的状态机，因此会消耗较多资源。通过合并操作可以减少资源使用并降低时钟周期。

3. Different bound

上面例子中循环边界是相同的常数，实际中循环边界情况各种各样，merge 又会遇到什么情况呢？

a. Different constant loop bound

如果 for 循环边界是不同的常数，合并后是以最大的作为合并后的边界。

b. Variable Bound and Constant Bound

其次，如果边界一个常数一个变量，那么是没有办法合并的。这里 sub for-loop 的循环边界是一个 ap_uint<4> 的变量，因此其范围是 0~15。

c. Variable Loop Bounds

在两个循环边界都是变量的情况下直接进行 merge 也是会报错的，但可以通过一些技巧来解决。


假设这里 J 小于 K，可以将上面的 for 循环拆解开。然后进行 merge

4. Summary

以上合并规则总结如下