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Enregistrement W4412960910 · doi:10.1145/3749986

HLSRewriter: Efficient Refactoring and Optimization of C/C++ Code with LLMs for High-Level Synthesis

2025· article· en· W4412960910 sur OpenAlexaff
Kangwei Xu, Grace Li Zhang, Xunzhao Yin, Cheng Zhuo, Ulf Schlichtmann, Bing Li

Notice bibliographique

RevueACM Transactions on Design Automation of Electronic Systems · 2025
Typearticle
Langueen
DomaineComputer Science
ThématiqueParallel Computing and Optimization Techniques
Établissements canadiensArtificial Intelligence in Medicine (Canada)
Organismes subventionnairesInternational Graduate School of Science and EngineeringDeutsche Forschungsgemeinschaft
Mots-clésCode refactoringComputer scienceHigh-level synthesisPipeline (software)Code generationCode (set theory)Process (computing)Programming languageParallel computingEmbedded systemSoftwareOperating systemField-programmable gate array

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

In High-Level Synthesis (HLS), refactoring a standard C/C++ code into its HLS-compatible version (HLS-C) still requires significant human effort. While various program scripts have been introduced to automate this process, the resulting code still contains many HLS-incompatible issues that need to be manually refactored and optimized by developers. Since Large Language Models (LLMs) have the ability to automate code generation, they can also be used for automated code refactoring and optimization in HLS. However, due to the limited training of LLMs, considering hardware and software simultaneously, hallucinations may occur when using LLMs for HLS, leading to synthesis failures. To address these challenges, we introduce HLSRewriter , an LLM-aided code refactoring and optimization framework that takes regular C/C++ code as input and automatically generates its corresponding optimized HLS-C code for hardware synthesis with minimal human intervention. To mitigate LLM hallucinations, a step-wise reasoning process is employed to analyze and detect HLS-incompatible errors. Afterwards, a repair library containing reference templates is efficiently created by scanning the HLS tool manual, followed by cooperation with a Retrieval-Augmented Generation (RAG) paradigm to guide the LLMs toward correct refactoring. In addition, a pipeline-aware decomposition strategy is introduced to progressively break down complex loop structures into smaller tasks with a balanced trade-off between latency and area, thereby enabling efficient pipelining and parallel execution. To further improve hardware efficiency, a bit width adjuster module is incorporated into this framework to optimize the precision of floating-point variables. Moreover, LLM-aided HLS optimization strategies are introduced to add/tune hardware directives in HLS-C code, thereby enhancing the performance of the final synthesized hardware. Experimental results demonstrate that the proposed LLM-aided framework can achieve higher refactoring pass rates and superior hardware performance in 24 real-world tasks compared with traditional approaches and the direct application of LLMs for code refactoring and optimization. The codes are open-sourced at this link: https://github.com/code-source1/catapult .

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,004
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,006
Score d'incertitude au seuil0,021

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,004
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0020,001
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0010,000
Études des sciences et des technologies0,0010,001
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0020,002
Intégrité de la recherche0,0010,002
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0060,003

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,024
Tête enseignante GPT0,257
Écart entre enseignants0,233 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations6
Publié2025
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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