如何讓同一層次的模塊在布局時(shí)更緊湊一些

在時(shí)序分析時(shí)，我們常會(huì)碰到的一類(lèi)現(xiàn)象是：關(guān)鍵路徑上的邏輯單元過(guò)于分散，導(dǎo)致布線(xiàn)延遲過(guò)大，從而造成時(shí)序違例。對(duì)此，我們可以通過(guò)相對(duì)位置約束或絕對(duì)位置約束來(lái)限定相關(guān)邏輯的位置關(guān)系。就相對(duì)位置約束而言，即使芯片型號(hào)發(fā)生了改變也依然可以繼承原有約束；而對(duì)于絕對(duì)位置約束，一旦芯片型號(hào)發(fā)生改變就要確認(rèn)是否要調(diào)整相應(yīng)位置。此外，如果時(shí)序違例路徑較多，這種方法的有效性將大大降低。

我們還可以采用手工布局的方式，這對(duì)于時(shí)序違例路徑集中在某一個(gè)模塊或某一個(gè)層次內(nèi)的情形較為適用。使用此方法時(shí)需要注意Pblock的大小。Pblock不能太小，否則會(huì)增加布局布線(xiàn)的壓力；Pblock也不能太大，否則會(huì)浪費(fèi)資源。實(shí)際上，Vivado針對(duì)Pblock的資源利用率也提供了指導(dǎo)值，該指導(dǎo)值跟整個(gè)芯片的資源利用率指導(dǎo)值一致，可通過(guò)命令report_failfast查看。Pblock的形狀也是一個(gè)重要的因素。通常建議為標(biāo)準(zhǔn)的矩形。不規(guī)則的形狀如在矩形框中挖掉一個(gè)小的矩形形成“回”字形狀會(huì)嚴(yán)重危害時(shí)序性能且導(dǎo)致編譯時(shí)間增長(zhǎng)。Pblock的位置也是一個(gè)重要因素。可以先讓工具自動(dòng)布局，在此基礎(chǔ)上觀(guān)察關(guān)鍵模塊的分布情況，然后參考此位置確定Pblock的位置?？梢钥吹?，使用Pblock要求工程師有一定的工程經(jīng)驗(yàn)，需要考慮的因素也較多。如果Pblock的位置不合理，可能會(huì)出現(xiàn)顧此失彼的情形（Pblock內(nèi)的模塊時(shí)序改善了，而其他模塊的時(shí)序又惡化了）。Pblock的另一弊端是缺乏靈活性。當(dāng)芯片型號(hào)發(fā)生改變時(shí)很有可能重新確定Pblock的大小或位置。

好在Vivado提供了一個(gè)新的約束屬性USER_CLUSTER（要求Vivado版本為2022.2或之后）。該屬性的作用是指導(dǎo)工具在布局時(shí)將指定層次/模塊下的邏輯單元放得更緊湊一些。為便于說(shuō)明，我們看一個(gè)例子。在沒(méi)有使用該屬性時(shí)，布局結(jié)果如下圖所示?？梢钥吹秸麄€(gè)設(shè)計(jì)的資源利用率并不高，但卻比較分散。

接下來(lái)我們使用屬性約束USER_CLUSTER。該屬性的屬性值為用戶(hù)定義的組名，屬性施加的對(duì)象為get_cells的返回值，也就是用戶(hù)通過(guò)get_cells指定的模塊，如下圖所示。

使用此約束之后，最終的布局結(jié)果如下圖所示?？梢钥吹?，相關(guān)資源已經(jīng)非常緊湊了。

相比于手工布局，USER_CLUSTER更為靈活，更為易用。只是需要用戶(hù)確認(rèn)哪些模塊下的邏輯單元需要放置得緊湊些。

審核編輯：湯梓紅