本文作者：AMD 工程師Garce Sun

在 Vitis 流程中，編譯的目標分為軟件仿真(software emultion)，硬件仿真(hardware emulation)以及硬件(hardware)。

軟件仿真是通過用戶創(chuàng)建的自定義主機代碼測試系統(tǒng)的第一步，主要目標是確保主機程序和內(nèi)核的功能正確性。其中，內(nèi)核代碼始終在本機編譯和運行。應(yīng)用程序代碼根據(jù)平臺的不同，編譯方式為：

? 在 x86 處理器上本地編譯和運行（數(shù)據(jù)中心平臺）

? 交叉編譯到 Arm 處理器并在仿真器中運行（嵌入式平臺）

軟件仿真通常用于改進算法、調(diào)試功能問題，并讓開發(fā)人員快速迭代代碼以進行改進。軟件仿真是一個抽象模型，不使用任何 petalinux 驅(qū)動程序，如 Zynq OpenCL (ZOCL)、中斷控制器或設(shè)備樹二進制文件 (DTB)。 對于嵌入式平臺來說，軟件仿真創(chuàng)建 sd_card.img、在完整 QEMU 機器上啟動 petalinux 的開銷太重。

為了避免這部分開銷，提高軟件仿真運行效率，我們可以使用 x86 GCC（而不是 ARM-GCC）編譯相同的嵌入式應(yīng)用程序，從而實現(xiàn)在 x86 處理器上跑嵌入式應(yīng)用程序的軟件仿真。對于這種方法，用戶不需要提供諸如 sysroot、rootfs 和 sd_card Image 等字段，從而能啟用更快的軟件仿真。

總的來說，與 QEMU 做軟件仿真相比，編譯過程中涉及到以下改動：

用戶需要在 host 安裝 XRT，不需要 Petalinux/SYSROOT。

關(guān)于 XRT 的安裝指導，請參考 UG1393 的相關(guān)章節(jié)內(nèi)容

用 x86 的 GCC 編譯器而不是 ARM GCC 來編譯 host 代碼。

在 2023.1 Vitis 版本中，x86 編譯需要 GCC 8.3 或更高版本。

v++ -package 以及啟動仿真的流程不盡相同。

下表描述了在 QEMU 下和在 x86 上運行軟件仿真時，構(gòu)建 PS 應(yīng)用程序和.xclbin 的差異。

對于包含 AIE 的設(shè)計，基于上表的選項有所調(diào)整，請參考以下表格：

以上對比適用于 Vitis 2023.1，不同版本的命令行選項可能會有改動。

比如，2022.1 里的 v++ package 選項--package.ps_on_x86 在新版本替換成了—package.emu_ps x86/qemu。

對于嵌入式應(yīng)用程序運行 x86 編譯也有局限性，主要表現(xiàn)為主機代碼不支持 ARM-only 的數(shù)據(jù)類型或庫。

以下是使用 _fp16數(shù)據(jù)類型的主機代碼示例，該數(shù)據(jù)類型僅在基于 ARM-GCC 的編譯器中受支持，x86 編譯器在編譯相同的主機代碼時會出錯。

在這種情況下，建議使用 PS 的 QEMU 模型，并使用基于 ARM-GCC 的編譯器來編譯 PS 應(yīng)用程序。

另外，目前并不支持從 Vitis GUI 啟動 PS on x86 的仿真模式，需要從命令行完成。

GitHub 上有使用此功能運行軟件仿真的示例供參考：

https://github.com/Xilinx/Vitis_Accel_Examples/tree/2023.1/emulation/aie_adder_hybrid_swemu

審核編輯：湯梓紅