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跨边界综合

已有 1983 次阅读| 2012-4-11 19:21 |个人分类:学习心得

一.跨边界综合概述

一个HDL顶层设计一般是由若干个一级模块组成，而一级模块又可能包含若干个二级模块，每一级模块都可能包含更低层次的模块，由此形成设计的层次化。HDL代码综合的时候，可以选择是跨边界综合还是保持设计单元的原有层次结构。

综合时可以保持设计的原有层次，以模块为单位进行优化，可以减少综合所用的时间，因为单个模块的复杂程度是有限的。同时，对某些特别重要的模块（如要跑在更高的时钟频率），可以通过设置层次保持属性让这个模块与设计的其他部分隔离开，让它在每次综合中都保持一样的综合结果。改动设计的其他部分不会影响到该部分的综合结果。综合时应用层次保持属性，结合后续实现过程（如Xilinx的MAP和PAR）中的设计分块（Partition）设置，只要不改变设计分块（Partition）的代码，改变其他部分的代码时，可以重复使用设计分块的上一次实现结果。这种做法可以保证某些重要的模块每一次的实现结果都是一样的，减少实现时间的同时又保证了实现结果每次都能满足时序要求。FPGA的部分重配置功能也要求相应模块在综合时保证层次不改变。设计分块（Partition)的相关内容，Xilinx用户可参考《Hierarchical Design Methodology Guide》（UG748），Atera用户可参考《quartusii handbook》第一卷中第二章《Quartus II Incremental Compilation for Hierarchical and Team-Based Design》。

综合时也可以打破模块的边界，在整个设计范围内进行逻辑优化，虽然综合过程会花费更长的时间，却可以获得更好的综合结果（通过逻辑的整合优化，可以减少资源的使用，同时提高时钟频率）。跨边界综合的目的是充分利用FPGA内部逻辑资源，让资源的利用效率最大化，是根据FPGA资源的特征（如Xilinx的Slice)，在wire和reg层面（或者说是LUT/FF层面）进行整合和优化。在下图中，二级模块I2设置了保持原有层次的属性（使用的是XST支持的语法），因此综合后I2的层次得以保留，而I1、I3、I7、I8、I4、I5的层次就被打破。其中I4、I5为I2的内部模块，I2的保持原有层次属性保证的是I2在I0中的层次结构不受破坏，但是I2内部层次会被打破。I4、I5想保持在I2中的层次，必须各自分别设置保持层次属性。