FPGA设计:关键路径优化与资源共享策略
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更新于2024-08-11
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FPGA设计技巧专注于优化关键路径以提高设计效率和性能。在FPGA设计中,关键路径是指决定整个电路最短延迟路径,任何延迟变化都可能影响整体时序。为了满足严格的时序约束,设计师需要尽可能减少关键路径上的逻辑单元数量,以降低延迟。
1. 减少逻辑单元:通过精心设计,比如在上述示例中,将原先“critical”经过的2个逻辑单元简化为1个,通过逻辑重组或优化算法,避免不必要的逻辑冗余,从而缩短关键路径的长度。
2. 资源共享:通过模块化和代码重写,使得多个逻辑功能共享相同的硬件资源,如宏单元,以减少硬件占用。例如,一个简单的二选一选择器和加法器可以合并为一个复用的单元,提高资源利用率。
3. 复制逻辑优化:综合工具通常不能完美地布局和布线复杂设计。利用扇出控制,复制逻辑可以在设计中插入重复部分,虽然可能会增加硬件面积,但综合工具可以处理并优化这些复制,提高设计的性能。
4. 组合逻辑复制与触发器优化:对于无法在CLB(基本逻辑单元)内部实现的大扇出组合逻辑,需要进行复制以减小延迟。同时,大扇出触发器的复制可以降低扇出,改善布线,并允许信号驱动芯片的不同区域。通过修改代码实现这些复制操作,可以有效优化设计。
5. 阶层化设计:复杂的电路设计采用层次化方法,将任务分解到可控制的模块中,形成模块化的结构。这种设计方式便于代码维护、继承,以及模块间的高效通信。例如,通过使用寄存器作为模块间边界,有助于提高综合后的电路速度,并减少重复劳动。
FPGA设计中的关键路径优化策略涉及逻辑简化、资源管理和复用、以及针对特定问题的高级设计技术,如复制和层次化结构。通过这些技巧,设计人员可以实现高性能且符合时序约束的FPGA设计。
2020-10-16 上传
2021-07-13 上传
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