在實現(xiàn)階段,Vivado會把最關(guān)鍵的路徑放在首位,這就是為什么在布局或布線之后可能出現(xiàn)邏輯級數(shù)低的路徑時序反而未能收斂。因此,在綜合或opt_design之后就要確認(rèn)并優(yōu)化那些邏輯級數(shù)較高的路徑。這些路徑可有效降低工具在布局布線階段為達(dá)到時序收斂而迭代的次數(shù)。同時,這類路徑往往邏輯延遲較大。因此,降低這類路徑的邏輯延遲對于時序收斂將大有裨益。
降低邏輯延遲的流程如下圖所示。不難看出,這一工作應(yīng)在綜合或者opte_design階段完成。
在這個流程中,我們需要關(guān)注兩類路徑。一類路徑是由純粹的CLB中的資源(FF,LUT,Carry,MUXF)構(gòu)成的路徑;另一類則是Block(DSP,BRAM,URAM,GT)之間的路徑。
無論是哪種路徑,首先要通過命令report_design_analysis進行定位,具體命令格式如下圖所示(也可在Vivado菜單Reports -> Report Design Analysis下執(zhí)行)。
該命令可分析當(dāng)前設(shè)計的邏輯級數(shù)分布情況,如下圖所示,從而便于找到邏輯級數(shù)較高的路徑。
點擊邏輯級數(shù)分布報告中的數(shù)字,例如圖中的19,可生成相應(yīng)的時序報告,從而確定屬于哪類路徑,并進一步觀察路徑特征。
對于級聯(lián)的小的LUT
如果路徑中包含多個級聯(lián)的小的LUT,檢查一下這些LUT是否是因為設(shè)計層次、綜合屬性(KEEP,KEEP_HIERARCHY,DONT_TOUCH,MARK_DEBUG)等導(dǎo)致無法合并。
對于路徑中存在單個的Carry
如果路徑中有單個的Carry(不是級聯(lián)的),檢查一下這個Carry是否限制了工具對LUT的優(yōu)化,從而造成布局不是最優(yōu)的。如果是,可嘗試在綜合時使用FewerCarryChains策略或者在opt_design階段對這個Carry設(shè)置CARRY_REMAP屬性(具體使用方法可查看ug904)。
對于終點是SRL的路徑
如果路徑的終點是SRL,可嘗試將SRL變?yōu)镕F+SRL+FF或SRL+FF。這可在綜合時通過使用SRL_STYLE綜合屬性實現(xiàn),也可在opt_design階段通過使用SRL_STAGES_TO_INPUT或SRL_STAGES_TO_OUTPUT實現(xiàn)。
對于終點是觸發(fā)器控制端的路徑
如果路徑的終點是由LUT輸出連接到觸發(fā)器的同步使能端或同步復(fù)位端,可嘗試將這類邏輯搬移到觸發(fā)器的數(shù)據(jù)端,這可在綜合時通過設(shè)置EXTRACT_ENABLE或EXTRACT_RESET綜合屬性實現(xiàn),或者在opt_design階段通過設(shè)置CONTROL_SET_REMAP屬性(具體使用方法可查看ug904)實現(xiàn)。
使用Retiming
此外,還可以在綜合時對全局使用retiming(選中-retiming選項)或者采用模塊化綜合方式,對某個模塊使用retiming。
對于Block到Block的路徑
對于Block到Block的路徑,最好將其優(yōu)化為Block + FF + Block。這里的FF可以是Block內(nèi)部自帶的觸發(fā)器(如果有的話),也可以是Slice中的觸發(fā)器。
如果數(shù)據(jù)由Block RAM輸出,可采用如下命令觀察使能Block RAM自帶的寄存器之后是否對時序有所改善。這里要注意,如下命令用于評估,因為已造成設(shè)計功能改變,所有不要在此基礎(chǔ)上生成bit文件。
set_property –dict {DOA_REG 1 DOB_REG 1} [get_cellsxx/ramb18_inst]
該命令等效于
set_property DOA_REG 1
[get_cells xx/ramb18_inst]
set_property DOB_REG 1
[get_cells xx/ramb18_inst]
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