淺談ug1292中的降低邏輯延遲的解決方案

在實(shí)現(xiàn)階段，Vivado會(huì)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(jí)數(shù)低的路徑時(shí)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(jí)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(shí)序收斂而迭代的次數(shù)。同時(shí)，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(duì)于時(shí)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(gè)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(jìn)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(jì)的邏輯級(jí)數(shù)分布情況，如下圖所示，從而便于找到邏輯級(jí)數(shù)較高的路徑。

點(diǎn)擊邏輯級(jí)數(shù)分布報(bào)告中的數(shù)字，例如圖中的19，可生成相應(yīng)的時(shí)序報(bào)告，從而確定屬于哪類路徑，并進(jìn)一步觀察路徑特征。

對(duì)于級(jí)聯(lián)的小的LUT

如果路徑中包含多個(gè)級(jí)聯(lián)的小的LUT，檢查一下這些LUT是否是因?yàn)樵O(shè)計(jì)層次、綜合屬性（KEEP，KEEP_HIERARCHY，DONT_TOUCH，MARK_DEBUG）等導(dǎo)致無法合并。

對(duì)于路徑中存在單個(gè)的Carry

如果路徑中有單個(gè)的Carry（不是級(jí)聯(lián)的），檢查一下這個(gè)Carry是否限制了工具對(duì)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(shí)使用FewerCarryChains策略或者在opt_design階段對(duì)這個(gè)Carry設(shè)置CARRY_REMAP屬性（具體使用方法可查看ug904）。

對(duì)于終點(diǎn)是SRL的路徑

如果路徑的終點(diǎn)是SRL，可嘗試將SRL變?yōu)镕F+SRL+FF或SRL+FF。這可在綜合時(shí)通過使用SRL_STYLE綜合屬性實(shí)現(xiàn)，也可在opt_design階段通過使用SRL_STAGES_TO_INPUT或SRL_STAGES_TO_OUTPUT實(shí)現(xiàn)。

對(duì)于終點(diǎn)是觸發(fā)器控制端的路徑

如果路徑的終點(diǎn)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(shí)通過設(shè)置EXTRACT_ENABLE或EXTRACT_RESET綜合屬性實(shí)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(shí)現(xiàn)。

使用Retiming

此外，還可以在綜合時(shí)對(duì)全局使用retiming（選中-retiming選項(xiàng)）或者采用模塊化綜合方式，對(duì)某個(gè)模塊使用retiming。

對(duì)于Block到Block的路徑

對(duì)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(duì)時(shí)序有所改善。這里要注意，如下命令用于評(píng)估，因?yàn)橐言斐稍O(shè)計(jì)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]