不同操作系統(tǒng)間QoR性能存在差異

本篇博文中的分析是根據(jù)真實客戶問題撰寫的，該客戶發(fā)現(xiàn)不同操作系統(tǒng)間 QoR 性能存在差異。雖然可以理解賽靈思無法保證不同操作系統(tǒng)間的可重復性，正如"賽靈思答復記錄 61599"中所述，但此處案例中出現(xiàn)的差異量級值得進一步深入調(diào)查。

最初在 Windows 上的結(jié)果更好，但后續(xù)在 Linux 上結(jié)果更好, 最后發(fā)現(xiàn)，此問題與設計中存在的某些極其嚴重的方法違例有關。

問題說明：

用戶發(fā)現(xiàn)相同設計在 Linux 與 Windows 上存在顯著的時序差異。

在每個操作系統(tǒng)上運行完全相同的設計生成結(jié)果如下：在 Linux 上 WNS = -0.439ns，在 Windows 上 WNS = +26ps。

該用戶在不同機器上多次運行構(gòu)建，但針對各操作系統(tǒng)得到的結(jié)果是相同的。

以下“設計時序匯總 (Design Timing Summary)”截屏中顯示了來自 Linux 的時序違例。在 Windows 上運行時，時序未出現(xiàn)任何錯誤。

注：您可使用以下選項來檢查自己的設計的“時序匯總 (Timing Summary)”：

■ 在 Vivado GUI 中，轉(zhuǎn)至“報告 (Reports)”選項卡 ->“時序 (Timing)”->“時序匯總報告 (Report Timing Summary)”

■運行以下 Tcl 命令：

report_timing_summary -file /timingreport.txt

Linux 運行結(jié)果：

Windows 運行結(jié)果：

根本原因分析：

首先要驗證的是，在 2 個平臺上運行時，所有設計源代碼、約束集、綜合和實現(xiàn)指令以及 Vivado 工具設置都完全相同。另請確保不同操作系統(tǒng)上應用的 Vivado 補丁不存在任何差異，并且在 Vivado_Init.tcl 文件中未設置任何工具參數(shù)。

進一步深挖設計可以發(fā)現(xiàn)，在布局布線后可以從 Tcl 控制臺 (Tcl Console) 執(zhí)行 write_xdc。這樣即可驗證對兩個平臺上的構(gòu)建所應用的約束是否相同。

要檢查與時鐘/架構(gòu)/CDC 等相關的警告/嚴重警告，請打開方法論報告。

要在 Vivado GUI 中打開方法論報告，請轉(zhuǎn)至“報告 (Report)”選項卡 ->“方法論報告 (Report Methodology)”，或者在 Tcl 控制臺 (Tcl console) 中，使用 report_methodology。

報告打開后，您可能會看到幾條與設計相關的警告和嚴重警告。

瀏覽此報告時，我們發(fā)現(xiàn)了幾項警告，這些警告與設計中的時鐘關系相關的錯誤實踐有關（這些警告的 ID 為 TIMING-6 和 TIMING-7），如下圖所示。

Timing-6 Critical Warning 顯示 Vivado 找到了 2 個時鐘，這 2 個時鐘一起定時，但并沒有公用的基準時鐘。

默認情況下，這 2 個報告的時鐘被視為相關聯(lián)時鐘，并以同步方式進行定時，即使這 2 個時鐘并非衍生自公共的基準時鐘，且不含有已知相位關系，也同樣如此。DRC 警告報告稱時序引擎無法保證這些時鐘處于同步狀態(tài)。

Timing-7 Critical Warning 顯示 Vivado 找到了 2 個時鐘，這 2 個時鐘一起定時，但并沒有公用的節(jié)點。此 DRC 報告稱時序引擎無法保證這些時鐘在硬件中同步，因為它無法確定 2 個時鐘樹之間的公共節(jié)點。

某些方法論嚴重警告可能暗示設計上存在 QoR 問題，即存在此類任意嚴重警告有時可能導致不同運行的結(jié)果出現(xiàn)不一致。下列方法論嚴重警告應作為極其嚴重 (Super Critical) 警告來處理：

■ TIMING-6

■ TIMING-7

■ TIMING-8

■ TIMING-14

■ TIMING-35

無論任何設計都不應存在上述任一違例，用戶應采取行動盡快解決這些違例，以免影響 QoR。

TIMING-6 和 TIMING-7 - 如何解決這些警告/嚴重警告：

解決辦法取決于 2 個時鐘域處于異步還是同步狀態(tài)。

對于異步時鐘，時序例外（例如，set_max_delay -datapath_only、set_clock_groups 或 set_false_path）應覆蓋 2 個域之間的路徑。

分析設計后，發(fā)現(xiàn) set_false_path 是對應此 DRC 的正確約束。

要查找這些時鐘之間的路徑，請運行以下命令：

report_timing -from [get_clocks ] -to [get_clocks ]

請參閱 UG906以獲取有關 TIMING-6、TIMING-7 以及來自 report_methodology 的所有其它嚴重警告的深層詳細信息。

解決方案和結(jié)論：

當糾正 TIMING-6 和 TIMING-7 違例后，設計在 Windows 和 Linux 上生成了一致的結(jié)果。

雖然賽靈思不保證不同操作系統(tǒng)間的可重復性，但設計中存在上述任何極其嚴重警告都可能導致 QoR 欠佳。在這個案例中，由于存在這些違例，導致在某一操作系統(tǒng)內(nèi)生成的結(jié)果較另一個操作系統(tǒng)內(nèi)生成的結(jié)果更差。

審核編輯：湯梓紅