凿码变换

Question

所以，我有一个关于 Chisel 代码转换的理论问题。

我知道 Chisel 实际上是一组 Scala 定义，所以它被编译成 Java 字节码，Java 字节码又在 JVM 中运行，就像魔术一样，它吐出 Verilog 等效描述，甚至是旧版本 Chisel 的 C++ 描述。

关键是我无法弄清楚这种“魔法”是如何工作的。我的猜测是，从 Chisel 到 Verilog/C++ 的代码转换都是基于 Scala 反射的。但我不确定，因为我找不到与此主题相关的任何内容。

那么，这与反射(reflection)有关吗？如果是这样，它是我们的运行时反射的编译时吗？
有人可以给我一个线索吗？

非常感谢。

Answer 1

从根本上说，编写 Chisel 就是编写 Scala 程序来生成电路。你所描述的听起来有点像高级合成，它与凿子有很大的不同。 Chisel 不是将 Scala(或 Java)原语映射到硬件，而是执行 Scala 代码来构建 hardware AST然后编译成 Verilog。

我将尝试通过一个带注释的示例使这一点更加清晰。

// The body of a Scala class is the default constructor
// MyModule's default constructor has a single Int argument
// Superclass Module is a chisel3 Class that begins construction of a hardware module
// Implicit clock and reset inputs are added by the Module constructor
class MyModule(width: Int) extends Module {
  // io is a required field for subclasses of Module
  // new Bundle creates an instance of an anonymous subclass of Chisel's Bundle (like a struct)
  // When executing the function IO(...), Chisel adds ports to the Module based on the Bundle object
  val io = IO(new Bundle {
    val in = Input(UInt(width.W)) // Input port with width defined by parameter
    val out = Output(UInt()) // Output port with width inferred by Chisel
  }) 

  // A Scala println that will print at elaboration time each time this Module is instantiated
  // This does NOT create a node in the Module AST
  println(s"Constructing MyModule with width $width")

  // Adds a register declaration node to the Module AST
  // This counter register resets to the value of input port io.in
  // The implicit clock and reset inputs feed into this node
  val counter = RegInit(io.in)

  // Adds an addition node to the hardware AST with operands counter and 1
  val inc = counter + 1.U // + is overloaded, this is actually a Chisel function call

  // Connects the output of the addition node to the "next" value of counter
  counter := inc

  // Adds a printf node to the Module AST that will print at simulation time
  // The value of counter feeds into this node
  printf("counter = %d\n", counter) 
}