利用Tcl腳本節(jié)省編譯時(shí)間

這篇博文介紹了多種自動(dòng)生成報(bào)告的有效途徑，以便您在嘗試對(duì)設(shè)計(jì)中特定階段所耗用的編譯時(shí)間進(jìn)行調(diào)試時(shí)使用，例如，自動(dòng)報(bào)告加載設(shè)計(jì)約束的時(shí)間、每條命令的持續(xù)時(shí)間，甚至是跨多個(gè)設(shè)計(jì)的運(yùn)行時(shí)間差異。

此外還提供了關(guān)于如何解讀這些結(jié)果的建議。其中涵蓋了 3 個(gè)強(qiáng)大的腳本，用于應(yīng)對(duì)這些用例。

一、Report_constraints：

對(duì)約束分析時(shí)間進(jìn)行剖析之前，需知曉寫(xiě)入約束時(shí)建議的順序要求。這些要求是根據(jù)每種類(lèi)型的約束的優(yōu)先級(jí)來(lái)決定的。時(shí)序約束的最優(yōu)排序如下所述：

1. set_disable_timing
2. set_case_analysis
3. create_clock
4. set_clock_sense
5. create_generated_clock
6. set_input_delay / set_output_delay
7. set_min_delay / set_max_delay
8. set_false_path
9. set_multicycle_path

10. set_bus_skew

除了 set_bus_skew 之外，其他約束類(lèi)型的優(yōu)先級(jí)隨編號(hào)而遞增，并且覆蓋先前約束類(lèi)型的可能性也越高。因此，僅限更高優(yōu)先級(jí)的約束才會(huì)對(duì)所涵蓋的路徑進(jìn)行分析。

為減少約束解析所用的時(shí)間，約束應(yīng)盡可能精確無(wú)誤并且限定到目標(biāo)范圍內(nèi)。如需了解更多信息，請(qǐng)參考 UG949 中的“建議的約束順序”部分:

在復(fù)雜設(shè)計(jì)中，總是需要添加許多約束文件，包括 IP 約束和用戶(hù)添加的約束。要獲取這些約束的匯總表，可在 Tcl shell 中調(diào)用 report_constraints 腳本，以報(bào)告 XDC 或 DCP 文件中使用的約束 Tcl 命令（時(shí)序和非時(shí)序）數(shù)量。它還可以根據(jù)約束排序，對(duì)生成的時(shí)序更新數(shù)量進(jìn)行粗略估計(jì)。您需使用下列語(yǔ)法找到此腳本：

語(yǔ)法

示例：
1. 按 XDC 文件名報(bào)告時(shí)序約束數(shù)量
此示例演示了 4 個(gè)獨(dú)立 XDC 文件中每一種約束類(lèi)型的數(shù)量

2. 利用 -all 選項(xiàng)報(bào)告時(shí)序約束和非時(shí)序約束
非時(shí)序命令包括當(dāng)前使用的所有 Vivado 命令，例如，get_pins、get_clocks 等。

3. 報(bào)告詳細(xì)的約束信息和各項(xiàng)約束的詳情

4. 報(bào)告時(shí)序計(jì)算圖 (graph)
此腳本可以估算各命令對(duì)于時(shí)序計(jì)算圖的影響，它還能通過(guò)報(bào)告估算的時(shí)序更新數(shù)量（部分更新或完整更新）來(lái)幫助您了解這些約束是否采用了最優(yōu)排序，其報(bào)告結(jié)果為 “Estimated updates: xxx”。

當(dāng)命令流從 “Invalidate timing”（使時(shí)序失效）轉(zhuǎn)變?yōu)椤癛equire valid timing”（需有效時(shí)序）時(shí)，即可檢測(cè)到時(shí)序更新。

通過(guò)使用此腳本，您應(yīng)該能夠看到這些約束的更新和加載次數(shù)，并確定約束是否具有重復(fù)的定義或有效的狀態(tài)。

注釋?zhuān)簣?bào)告的時(shí)序更新次數(shù)只是估算總數(shù)。但它確實(shí)能夠呈現(xiàn)時(shí)序約束是否采用了最優(yōu)排序。

二、剖析器profiler.tcl：

在 Vivado shell 中根據(jù)執(zhí)行目標(biāo)操作來(lái)調(diào)試特定設(shè)計(jì)的運(yùn)行時(shí)間問(wèn)題時(shí)，可以在 Vivado Tcl shell 中找到剖析器文件“profiler.tcl”，用于執(zhí)行以下操作：

剖析 Vivado 命令或用戶(hù)進(jìn)程

執(zhí)行運(yùn)行時(shí)間分析，幫助了解運(yùn)行時(shí)方面的瓶頸

分析特定命令或進(jìn)程的調(diào)用次數(shù)（以改善腳本效率）

剖析器報(bào)告的輸出 log 日志文件中包含 4 個(gè)部分：

匯總表

排名前 50 的運(yùn)行時(shí)間

排名前 10 的集合

剖析的所有命令的詳細(xì)運(yùn)行時(shí)間

注釋?zhuān)狠敵龈袷娇刹捎帽砀瘢J(rèn)）格式或 CSV (profiler summary -csv) 格式。

語(yǔ)法：

使用示例：

報(bào)告部分詳情：

第 1 部分：匯總表

通過(guò)對(duì)表格列進(jìn)行計(jì)數(shù)，得到耗用的總體時(shí)間的統(tǒng)計(jì)結(jié)果。每個(gè)列的含義如下：

這樣即可輕松確定哪些命令占用的運(yùn)行時(shí)間最長(zhǎng)。如下圖所示，get_clocks 和 get_nets 命令均多次調(diào)用，占用了大部分的運(yùn)行時(shí)間。

第 2 部分：排名前 50 的運(yùn)行時(shí)間

此處報(bào)告了前 50 個(gè)最差的運(yùn)行時(shí)間，按最差到最好進(jìn)行排序。它提供了對(duì)運(yùn)行時(shí)間影響最嚴(yán)重的命令的快速匯總信息。

其中包含以下列：
? ID（可用于查找 log 日志文件內(nèi)的命令）：匹配 Vivado 已處理的命令的順序。ID 1 是運(yùn)行的第一條命令，ID 2 是第二條，以此類(lèi)推。
? runtime：以 ms 為單位的運(yùn)行時(shí)間
? command：Vivado 運(yùn)行的命令
以下截屏顯示了 50 行列表中的一部分：

第 3 部分：排名前 10 的集合
這部分包括由任意剖析的命令返回的 10 個(gè)最大的對(duì)象集合。其中對(duì)于每個(gè)集合都包含：
? size：集合大小
? count：大小相同的集合數(shù)量
? total：對(duì)象總數(shù) (size * count)
? commands：返回該集合的命令列表

第 4 部分：詳情報(bào)告
這部分包含已剖析的每條命令的全部詳細(xì)信息，按第一條到最后一條命令排序。其中包含命令 ID、運(yùn)行時(shí)間、命令以及每條命令對(duì)象數(shù)量：

用例：
1. 改善約束效率
對(duì) Tcl 腳本進(jìn)行剖析有助于了解運(yùn)行時(shí)間的使用方式以及 Vivado 命令或用戶(hù)進(jìn)程的調(diào)用次數(shù)。它有助于重構(gòu)對(duì)運(yùn)行時(shí)至關(guān)重要的 Tcl 代碼，顯著改善運(yùn)行時(shí)間。

以下示例對(duì)兩個(gè)等效版本的 Tcl 循環(huán)之間的運(yùn)行時(shí)間差異和 Vivado 命令的調(diào)用次數(shù)進(jìn)行了比較：
構(gòu)造前：

結(jié)果顯示，有 75,216 次調(diào)用用于 get_property 命令，這占用了大部分的運(yùn)行時(shí)間。因此，我們可以把“get_property”命令移至循環(huán)外部以節(jié)省時(shí)間。

構(gòu)造代碼后，耗費(fèi)的總時(shí)間減少了 95%：

2. 跨多個(gè)設(shè)計(jì)比較運(yùn)行時(shí)間
在跨不同 Vivado 版本進(jìn)行網(wǎng)表加載或約束解析時(shí)，您可能會(huì)遇到時(shí)間差異。以下示例演示了 2 輪不同的 Vivado 運(yùn)行之間耗用運(yùn)行時(shí)間的方式。

此方法有助于對(duì)不同版本間耗用的每條命令的調(diào)用次數(shù)進(jìn)行調(diào)試。在此情況下，有問(wèn)題的版本運(yùn)行針對(duì)每個(gè)命令的調(diào)用次數(shù)都增加了一倍。

正常版本：

問(wèn)題版本：

三、Vivado Runtime：

如需對(duì)多個(gè)設(shè)計(jì)上跨多個(gè)階段的 Vivado 命令的運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行比較，可使用 VivadoRuntime 腳本從 Vivado log 日志文件內(nèi)的：

runtime/memory/checksum/timing/congestion/command 行提取部分調(diào)試信息。它還可用于比較多個(gè) Vivado log 日志文件之間的信息。此腳本可用于提取定制運(yùn)行時(shí)間，前提是這些運(yùn)行時(shí)間的格式正確。它會(huì)從文本 log 日志文件中提取信息，并可在 Shell 提示符下執(zhí)行。

語(yǔ)法：

示例：
在此示例所示表格中，對(duì) Vivado 流程中每個(gè)階段的多個(gè) log 日志文件進(jìn)行了比較。

總結(jié)：

通過(guò)使用這 3 個(gè)強(qiáng)大的腳本，您即可快速識(shí)別約束和運(yùn)行階段的瓶頸，從而最終幫助您節(jié)省運(yùn)行時(shí)間。

審核編輯：湯梓紅