AMD Versal自適應(yīng)SoC器件Advanced Flow概覽（下）

本文作者：AMD 工程師Grace Sun

您可點擊開發(fā)者分享｜AMD Versal 自適應(yīng) SoC 器件 Advanced Flow 概覽（上）查看上篇文章。

新流程的使用指南

在 AMD Vivado DesignSuite 2024.2 版本中，Advanced Flow 自動為所有 AMD Versal 自適應(yīng) SoC器件啟用。請注意，Advanced Flow 不支持上一代 7 系列、AMD UltraScale FPGA 和 UltraScale plus 器件。

由于新流程包含在 Vivado 后端布局布線中并集成于用戶熟悉的 Vivado IDE，因此 Vivado 前端設(shè)計流程沒有變化，用戶無需學(xué)習(xí)新的設(shè)計環(huán)境。IP Integrator，IP 定制和 RTL 開發(fā)與舊流程相同。Project 和 non-project 流程以及相關(guān)的 Tcl 描述基本保持不變。

下表記錄了由于引入 Advanced Flow 而導(dǎo)致的 Implementation 中的一些關(guān)鍵變化。

盡管整體設(shè)計流程不會發(fā)生變化，但 Placer Directive 存在顯著差異。

與先前 Vivado 版本不同，Advanced Flow 將 Directive列表簡化為下圖所示的五個：Quick、RuntimeOptimized、Default 和 Explore以及 AggressiveExplore。其中，前四個與以前一致，AggressiveExplore 為新添的 Directive。這些選項為 place_design 命令提供了不同的行為模式，并影響所有布局器階段。

Advanced Flow 對 Directive 使用與前相同的選項和語法。例如，place_design -directive AggressiveExplore 以最大的努力運行布局器以滿足時序約束，但代價是更長的運行時間。另一方面，選擇 Runtime Optimized 會犧牲一些滿足時序的努力來換取更快的編譯速度。與以前一樣，指令在工具設(shè)置菜單中可用，可用于創(chuàng)建Implementation 策略。

Subdirective 是 Advanced Flow 中的新布局選項。此選項提供對布局的不同階段的更細粒度控制：布局規(guī)劃（Floorplan）、全局布局（GPlace）和詳細布局（DPlace）。與 Directive 互斥使用不同，用戶可以同時應(yīng)用多個Subdirective，這意味著您還可以將多個 Subdirective 與一個 Directive 選項組合起來以進行更廣泛的探索。

下面的表格顯示了當(dāng)前支持的 Subdirective 列表及其主要用途。不同的 Subdirective 可以應(yīng)用于布局的一個或多個階段。借助 Advanced Flow，這些 Subdirective 可以解鎖更多可能性，以探索不同的選項組合，從而增加極具挑戰(zhàn)性的設(shè)計的時序收斂可能性。這比原始單一的 Directive 選項涵蓋了更多的解決方案空間。

Tcl 用法示例：

每個 Subdirective 選項都以布局器階段名稱作為前綴，如果適用，后面會跟 high|med|low 的級別值。而有些只需要指定 Subdirective 表示啟用此優(yōu)化，格式如下：

在此示例中，由于 -directive 選項是 Explore，布局器最初會為 Floorplan、GPlace 和 DPlace 的每個階段選擇 Explore 設(shè)置。然后，除了 Explore選 項之外，還會應(yīng)用 Subdirective 選項。對于此示例，在 Floorplan 階段使用BalancedSLR 中級，在 GPlace 階段應(yīng)用 ReduceCongestion 高級，在 DPlace 階段使用 ReducePinDensity 高級。

前面提到過，不同的 Subdirective 可以應(yīng)用于不同的布局階段，了解每個布局階段可以應(yīng)用哪些 Subdirective 非常重要。下圖將 Floorplanning，GPlace 和 DPlace 階段適用的 Subdirective 做了一個梳理：

在這里，我們看到左側(cè)的三個選項：RuntimeOptimized、ExtraTimingUpdate 和 ExtraTimingOpt 適用于所有布局階段。

在右側(cè)，我們可以看到哪些選項僅適用于某些階段。例如，BalancedSLR 只能在布局規(guī)劃階段的早期應(yīng)用，因為它會影響設(shè)計的分區(qū)方式，后面的階段就太晚了。此外，像 ReducePinDensity 這樣的設(shè)置只能在 Detailed Placement 期間應(yīng)用，因為它涉及在接近尾聲階段對單元布局進行微調(diào)。

對于不同 Subdirective 是否需要指定，請參考下表：

讓我們進一步看看舊流程（Standard Flow）的 Directive 如何映射到 Advanced Flow 中與其等效的 Subdirective。

如前所述，Versal 的 Advanced Flow 支持熟悉的 Default、Explore、RuntimeOptimized 和 Quick directive。

許多 Standard Flow Directive 可以使用 Subdirective 和其他布局器選項轉(zhuǎn)換為 Advanced Flow。一個簡單的例子是“EarlyBlockPlacement”，它直接映射到 Subdirective“Gplace.EarlyBlockPlacement”。

某些指令（如 Alt Spread Logic）需要更復(fù)雜的轉(zhuǎn)換，Alt Spread Logic 映射到所有布局器階段的多個子指令。

在某些情況下，Directive 被其他選項替換。Extra net delay high 和 Extra net delay low 分別被新的 Advanced Flow place_design 選項替換，該選項具有類似的名稱 net_delay_weight，取值 high 和 low。一個主要優(yōu)點是，與額外的 -direcvite ExtraNetDelay 不同，-net_delay_weight可以與其他 Directive 和 Subdirective 一起使用，從而解鎖更多可能的組合。

另外，并非所有指令都可以轉(zhuǎn)換為 Advanced Flow 等效選項，如不支持的表格中所示。

使用 Advanced Flow placer directive 實現(xiàn)時序收斂，請參考以下的推薦方法。

在第一組運行中，嘗試三個基本 Directive：Default、Explore 和 AggressiveExplore，看看是否有任何 Directive 符合時序要求。

如果時序要求不滿足，請使用 Run #1 中性能最佳的 directive，并與圖中所示的幾個關(guān)鍵 Subdirective 相結(jié)合。

如果第二組運行仍未產(chǎn)生時序收斂結(jié)果，請采用 Run #2 中性能最佳的組合，并應(yīng)用如 Run #3 中所示的其他Subdirective。

這種有條不紊的方法比簡單地迭代整個 Directive 和 Subdirective 集合更有效，后者在編譯時間和計算資源方面成本極高。

請務(wù)必記住，Advanced Flow 不能替代良好的設(shè)計方法，檢查方法違規(guī)行為（report_methodology）也很重要，因為這些違規(guī)行為可能會導(dǎo)致時序收斂障礙。

舊版本的 AMD Versal 自適應(yīng) SoC 設(shè)計移植

所有 AMD Versal 自適應(yīng) SoC工程升級到 2024.2 時，都需要切換到 Advanced Flow。如果您有一個 2024.1 Versal 的 AMD Vivado Design Suite 工程，在 2024.2 中打開此工程時，您將看到一個對話框，指示必須升級工程。

假設(shè)您已查看流程中的關(guān)鍵更改（例如 Intelligent Design Runs 和 Incremental compile 流程還不支持），并同意升級到 2024.2，最好先存檔您的項目或設(shè)計，因為此遷移不可逆，工具將重置所有的 Implementation run 并將選項設(shè)置為 Advanced Flow 布局和布線。

關(guān)于工程的 Implementation 策略，需要遵循一些實施指南：

為了便于項目流程遷移，大多數(shù)策略都直接在 Advanced Flow 中受支持，如前所述，布局器 Directive 映射到其等效的 Advanced Flow directive、subdirective 和布局器選項。

遇到不受支持的策略時，Vivado 會生成警告消息，并在選擇默認策略后繼續(xù)。

用戶自定義的策略無法自動轉(zhuǎn)換為其 Advanced Flow 等效策略，而是映射到默認策略。

可以使用新的布局器subdirective和選項創(chuàng)建新的用戶定義策略。策略編輯器完全支持 Advanced Flow。

如果使用 Tcl 命令的方式打開工程，設(shè)計將自動升級，并且消息將回顯到 Tcl 控制臺，通知您進度以及配置的選項和策略。DCP 文件 也需要升級。如果您將 place_design 之前的 DCP 添加到項目中，或者單獨打開 DCP，則 DCP 將在內(nèi)存中自動讀取和升級。如果 DCP 是 place_design 完成后的，這將導(dǎo)致錯誤情況，因為 DCP 中保存的現(xiàn)有布局和布線數(shù)據(jù)庫與 Advanced Flow 不兼容。

在使用 non-project 模式的情況下，用戶可以自己管理源文件和設(shè)計過程。在執(zhí)行 non-project Tcl 腳本期間，布局和布線過程中會出現(xiàn)一些含有“Advanced Flow”的 INFO 信息。

由于 Advanced Flow 僅適用于 Versal，因此非 Versal 項目不受此更改的影響。此外，如果您有一個 2024.1 設(shè)計，并且已經(jīng)在使用 Advanced Flow 的 Early Access 版本，則應(yīng)該也不會受到任何影響。

總結(jié)

本文介紹了 AMD Versal 自適應(yīng) SoC的 Advanced Flow，這是 AMD Vivado Design Suite2024.2 版本提供的一套新的布局布線功能。

Advanced Flow 采用改進的架構(gòu)，可以更好地并行編譯分區(qū)，并采用新算法來減少布線擁塞，更好地處理具有大量全局時鐘的復(fù)雜設(shè)計布局。

這些改進縮短了整體設(shè)計周期，使您能夠在更短的時間內(nèi)完成時序收斂，提高設(shè)計效率。