本文作者：AMD 工程師 Vanaja Undevalli

布局

全局布局

在全局布局中，尤其是在 PSIP 中，不同的優(yōu)化中會(huì)發(fā)生一些復(fù)制，包括：

關(guān)鍵單元優(yōu)化：適用于含負(fù)載數(shù) <=30 的關(guān)鍵信號(hào)線的復(fù)制

扇出優(yōu)化：適用于含負(fù)載數(shù)大于 30 且小于等于 100 的關(guān)鍵信號(hào)線的復(fù)制

超高扇出優(yōu)化：對(duì)驅(qū)動(dòng)高扇出信號(hào)線(扇出 > 1000，裕量 < 2.0 ns)的寄存器進(jìn)行復(fù)制。

按 SLR 進(jìn)行復(fù)制優(yōu)化：對(duì)驅(qū)動(dòng)其他 SLR 內(nèi)的關(guān)鍵負(fù)載的 FF 進(jìn)行復(fù)制

動(dòng)態(tài)/靜態(tài)區(qū)域接口信號(hào)線復(fù)制：對(duì) DFX 設(shè)計(jì)的每個(gè)靜態(tài)區(qū)域/動(dòng)態(tài)區(qū)域的驅(qū)動(dòng)程序進(jìn)行復(fù)制

注釋：在 Versal 默認(rèn)流程和 Explore 流程中已停用

除上述優(yōu)化外，還可以通過下列屬性(按優(yōu)先順序列示)來影響高扇出信號(hào)線的初始布局：

MAX_FANOUT：該屬性會(huì)將每個(gè)驅(qū)動(dòng)程序的扇出限制告知工具，并通過指示布局器了解扇出限制來指引該工具對(duì)高扇出的負(fù)載進(jìn)行分配。此屬性可同時(shí)應(yīng)用于 FF 與 LUT 驅(qū)動(dòng)程序。當(dāng) MAX_FANOUT 值小于約束的信號(hào)線的實(shí)際扇出時(shí)，將對(duì)該信號(hào)線進(jìn)行寄存器復(fù)制評(píng)估。值得注意的是，僅當(dāng)時(shí)序會(huì)得到改善的情況下，才會(huì)發(fā)生優(yōu)化。

MAX_FANOUT_MODE：該屬性會(huì)指定強(qiáng)制執(zhí)行扇出限制的方式。您可基于物理器件屬性(CLOCK REGION、SLR、MACRO)來強(qiáng)制執(zhí)行復(fù)制。如果設(shè)置該屬性，那么會(huì)將高扇出信號(hào)線的負(fù)載集中到同一個(gè) SLR 中或采用您為該屬性設(shè)置的任意值。支持該屬性的宏 (MACRO) 包括：塊 RAM、UltraRAM 和 DSP。

FORCE_MAX_FANOUT：該屬性會(huì)被應(yīng)用于特定信號(hào)線，以限制復(fù)制優(yōu)化后信號(hào)線的最大物理扇出。借助該屬性，即可在 PSIP 期間強(qiáng)制進(jìn)行復(fù)制優(yōu)化，并且該工具不考慮時(shí)序因素。

圖 9：在此示例中，將 MAX_FANOUT_MODE 屬性設(shè)置為 MACRO 并將 FORCE_MAX_FANOUT 設(shè)置為 1

針對(duì)每項(xiàng) MACRO 負(fù)載，驅(qū)動(dòng)程序均已執(zhí)行復(fù)制。請(qǐng)注意，MAX_FANOUT_MODE 優(yōu)先于 FORCE_MAX_FANOUT 屬性。

布局后優(yōu)化

以下操作在布局后流程中完成：

BUFG 插入階段——在布局后操作期間還包含 BUFG 插入階段，在此期間，工具會(huì)將高扇出信號(hào)線推廣到全局布線。在此階段，布局器會(huì)自動(dòng)將高扇出信號(hào)線布線到任何可用的全局布線走線上。滿足以下條件的信號(hào)線都會(huì)被納入插入的考量范圍：Versal 中扇出 > 10,000 的信號(hào)線，以及 UltraScale/UltraScale+ 中扇出 > 1,000 并且所驅(qū)動(dòng)的控制信號(hào)裕量大于 1 ns 的信號(hào)線。這是時(shí)序驅(qū)動(dòng)的插入，僅當(dāng)插入有助于改善時(shí)序時(shí)才會(huì)發(fā)生。

在 place_design 命令中使用 -no_bufg_opt 即可關(guān)閉此優(yōu)化。

物理優(yōu)化

在物理優(yōu)化 (phys_opt_design) 期間，有若干優(yōu)化可用于應(yīng)對(duì)高扇出信號(hào)線，其中部分優(yōu)化默認(rèn)已啟用：

高扇出優(yōu)化

在該流程中默認(rèn)啟用此項(xiàng)優(yōu)化。針對(duì)此優(yōu)化，若高扇出信號(hào)線所含負(fù)時(shí)序裕量在 WNS 的某一百分比范圍內(nèi)，則會(huì)被納入復(fù)制的考量范疇。僅當(dāng)復(fù)制有助于改善時(shí)序時(shí)，才會(huì)發(fā)生復(fù)制。

-force_replication_on_nets

“force replication on nets”(在信號(hào)線上強(qiáng)制復(fù)制)選項(xiàng)可用于強(qiáng)制對(duì)任意指定信號(hào)線進(jìn)行驅(qū)動(dòng)程序復(fù)制，與該信號(hào)線的時(shí)序裕量無關(guān)。如果您在布線后注意到高扇出信號(hào)線變得非常關(guān)鍵，那么此優(yōu)化可能很有用。您可以在該特定信號(hào)線上再次運(yùn)行物理優(yōu)化并強(qiáng)制復(fù)制，以查看是否有所幫助。

-directive AggressiveFanoutOpt

物理優(yōu)化中另有一個(gè)選項(xiàng)是 AggressiveFanoutOpt 指令。在某些情況下，物理優(yōu)化無法解決所有關(guān)鍵的高扇出信號(hào)線。因此，建議您搭配該指令重新運(yùn)行物理優(yōu)化，以便進(jìn)行更為激進(jìn)的優(yōu)化。

-lut_opt

該選項(xiàng)旨在通過移動(dòng)或復(fù)制 LUT 來減少路徑延遲。

如果您熟悉先前被稱為“High fanout optimization”(高扇出優(yōu)化)和“Very high Fanout optimization”(超高扇出優(yōu)化)的舊優(yōu)化，在最新架構(gòu)中不再支持這些舊優(yōu)化。而是改為采用 -interconnect_retime (Vivado 2022.1+) 選項(xiàng)和 -lut_opt (Vivado 2023.1+) 選項(xiàng)來代替這些優(yōu)化。

-iphys_opt_design

此命令描述了由 phys_opt 執(zhí)行的特定優(yōu)化，如果您在 write_iphys_opt_tcl 中包含 -place，那么此命令也可以寫出由布局完成的優(yōu)化。它可在不同階段用于應(yīng)用優(yōu)化。例如，該命令允許在布局前設(shè)計(jì)上執(zhí)行通常在 phys_opt 之后執(zhí)行的各項(xiàng)優(yōu)化。換言之，該命令可幫助您通過 Tcl 復(fù)用/重復(fù)優(yōu)化。

圖 10：此流程圖顯示了 iphys_opt 命令的正常使用順序

示例：

基線運(yùn)行輪次：

復(fù)用 iphys_opt_tcl 的輪次：

請(qǐng)參閱 UG835 以了解有關(guān) iphys_opt_design、write_iphys_opt_tcl 和 read_iphys_opt_tcl 的更多信息：

https://docs.amd.com/r/en-US/ug835-vivado-tcl-commands/write_iphys_opt_tcl

物理優(yōu)化期間執(zhí)行的優(yōu)化取決于運(yùn)行物理優(yōu)化的實(shí)現(xiàn)階段。根據(jù)物理優(yōu)化是在布局后還是布線后運(yùn)行的，部分其他可用優(yōu)化(默認(rèn)優(yōu)化除外)可能會(huì)發(fā)生更改。默認(rèn)如果在布局后運(yùn)行物理優(yōu)化，則會(huì)執(zhí)行“Fanout optimization”(扇出優(yōu)化)和“Very High Fanout Optimization”(超高扇出優(yōu)化)，但布線后運(yùn)行物理優(yōu)化時(shí)，這兩個(gè)選項(xiàng)則不可用。

如需了解更多相關(guān)信息，請(qǐng)參閱下表：

圖 11：布局后和布線后物理優(yōu)化可用的選項(xiàng)