如何在Vitis加速設(shè)計(jì)中為Kernel創(chuàng)建面積約束

Alveo系列開發(fā)板上的平臺(tái)其實(shí)是一個(gè)DFX設(shè)計(jì)的靜態(tài)部分，在Vitis 統(tǒng)一軟件平臺(tái)中使用Alveo系列開發(fā)板設(shè)計(jì)加速Kernel, 最終這些Kernel的邏輯會(huì)在分布在DFX設(shè)計(jì)的動(dòng)態(tài)區(qū)域。

本篇將介紹如何為Kernel的邏輯做floorplan(畫Pblock)，人為控制Kernel邏輯的布局。

我們以經(jīng)典Example design“Vector Addition” 為例：

1. 打開Vitis 2020.2，創(chuàng)建新的 Application Project

File -> New -> Application project

2. 選擇xilinx_u200_qdma_201910_1平臺(tái) (本篇討論的方法不局限于某個(gè)具體平臺(tái))

3. 選擇打開Example Design "Vector Addition"

4. 對(duì)Hardware Flow 在Link階段設(shè)置 "-R2"，然后Build

此處report level 選擇-R2：VPL(Vitis Platform link) 過程輸出更多中間文件, 后續(xù)我們會(huì)用到畫Kernel Pblock所需要的opt.dcp

5. 不用等到生成xclbin文件，VPL完成opt_design步驟之后我們就能看到XX_opt.dcp 文件.

XX_opt .dcp 所在目錄及文件名:

vitis_pblock_u200/vadd_test_system_hw_link/Hardware/binary_container_1.build/link/vivado/vpl/prj/prj.runs/impl_1 

pfm_top_wrapper_opt.dcp

6. 把這個(gè)XX_opt.dcp拷貝到另外的目錄，并用Vivado打開這個(gè)dcp 文件

7. 查看已有的Pblock。主菜單 Window -> Physical Constraints

在這個(gè)視圖可以看到平臺(tái)已經(jīng)為動(dòng)態(tài)區(qū)域在各個(gè)SLR中設(shè)置了相應(yīng)的Pblock, 而且需要注意的是，設(shè)計(jì)中已有的Pblock是有層級(jí)關(guān)系的

例如：pblock_dynamic_region 包含三個(gè)下級(jí)pblock:

pblock_dynamic_SLR0,

pblock_dynamic_SLR1,

pblock_dynamic_SLR2,

提醒：不同平臺(tái)SLR的數(shù)目也可能是不同的. 不同平臺(tái)中自帶pblock的名字有差異是正常的. 需要用戶自己觀察.

為Kernel模塊生成的Pblock應(yīng)該是pblock_dynamic_SLR0 這一級(jí)Pblock 的子模塊, 工具支持把同一個(gè)Kernel的不同部分放置到多個(gè)SLR中，用戶需要保證跨SLR路徑的時(shí)序.

8. 為Kernel模塊畫Pblock

在這里嘗試把Kernel 放置在pblock_dynamic_SLR0所屬的中心區(qū)域

. 在Vivado的Netlist View中選中Kernel 模塊

例子中的模塊名是 pfm_top_i/dynamic_region/krnl_vadd_1

. 可以在Cells properties 窗口看到這個(gè)模塊當(dāng)前所屬的Pblock是pblock_dynamic_region

. 點(diǎn)擊Device 視圖中的"Draw Pblock" 按鈕, 在Device視圖上原有pblock_dynamic_SLR0的范圍內(nèi)畫一個(gè)方框，新畫的Pblock所覆蓋面積要被原Pblock完全包含. 畫完之后還可以選中Pblock微調(diào)Pblock的邊界，同時(shí)為了不影響原來Pblock的結(jié)構(gòu)，在TCL CONSOLE中用以下命令把新Pblock的Parent Pblock設(shè)置成pblock_dynamic_SLR0：

set_property PARENT pblock_dynamic_SLR0 [get_pblocks pblock_krnl_vadd_1]

. 再看Kernel 模塊的Pblock屬性，已經(jīng)變?yōu)閜block_krnl_vadd_1

在TCL CONSOLE中會(huì)打印出了畫pblock相應(yīng)的約束，我們可以將這些約束拷貝到一個(gè)新的tcl文件中保存.

(在這里保存到kernel_pblock.tcl)

看下更新的Pblock結(jié)構(gòu)，新生成的pblock_krnl_vadd_1 是pblock_dynamic_SLR0的Child Pblock

繼續(xù)在TCL CONSOLE執(zhí)行 place_design 命令完成布局

理論上這一步可以跳過，如果你確信你畫的Pblock沒有問題的話。

完成place_design之后，可以觀察一下Kernel 的資源在Device 上的實(shí)際分布情況

可以看到Kernel的邏輯全部都分布在剛才所畫的Pblock 區(qū)域內(nèi)

9. 在Vitis的link階段做以下設(shè)置，使之前保存的畫Pblock的命令在VPL(Vitis Platform link) 的place_design步驟執(zhí)行之前生效

--vivado.prop run.impl_1.STEPS.PLACE_DESIGN.TCL.PRE=XX/kernel_pblock.tcl

10. 重新build Vitis 的Hardware flow， 之前加入的命令就會(huì)生效。

總結(jié)： 這就是一個(gè)簡單的為Kernel邏輯創(chuàng)建面積約束(Pblock)的過程, 實(shí)際用戶也可以為Kernel的子模塊創(chuàng)建Pblock，這方面工具沒有限制。


審核編輯：劉清