解决Vivado implementation拥塞的策略方法

摘要:根据官方说法,尝试解决post route里面的拥塞问题,参考文章在策略中一些参数细节的配置方法。参考文章中的

Vivado strategies:

针对性能:

        Perfornance_Explore

        Perfornance_ExplorePostRouteFhsopt

        Perfornance_WLBlockPlacement

        Perfornance_WLBlockPlacementFanoutopt

        Perfornance_NetDelay_high

        Perfornance_NetDelay_low

        Perfornance_Retiming

        Perfornance_ExtraTimingOpt

        Perfornance_Refineplacement

        Perfornance_SpreadSLLs

        Perfornance_BalanceSLLs

针对布线拥塞:

        Congestion_ SpreadLogic_high

        Congestion_ SpreadLogic_medium

        Congestion_ SpreadLogic_low

        Congestion_ SpreadLogic_Explore

        以下三个针对SSI芯片: 

        Congestion_ SSI_SpreadLogic_high

        Congestion_ SSI_SpreadLogic_low

        Congestion_ SSI_SpreadLogic_Explore

针对资源:

        Area_Explore

        Area_ExploreSequential

        Area_ExploreWithRemap

针对功耗:

        Power_DefaultOpt

        Power_ExploreArea

针对运行时间:

        Flow_RunPhysOpt

        Flow_RunPos tRoutePhysOpt

        Flow_Runtimcoptinized

拥塞报告

第一步:打开布局或者布线后的DCP文件

第二步:在菜单下,依次选择Reports -> Report Design Analysis,弹出如下图所示对话框,只选择图中的Congestion,即可生成拥塞报告。

c9ac703063f77427e13902f2edcb9a00.png

这里我们要格外关注Level列对应的数据,该列数据表明了拥塞程度。

0c1cbba1def2a6ee11ad86d93b14ee80.png

对于拥塞程度(Congestion Level),我们有如下判定标准:

拥塞程度≥7:设计几乎不太可能收敛,布线极有可能失败;

拥塞程度≥6:设计很难实现时序收敛,运行时间会很长,而且很有可能出现布线失败;

拥塞程度=5:存在一定难度实现设计收敛;

拥塞程度<5:可认为设计不存在拥塞问题

我们再看看布线后生成的拥塞报告,如下图所示。此时,我们要关注Type这一列。该列表明了拥塞的类型。

4a87f09f816927c9ddfc6a3adbddeabe.png

 通常,有三类拥塞类型:Global、Long和Short。造成这三类拥塞的原因是不同的。

Global:拥塞区域的Combined LUT过多,或者控制集过多;

Long:拥塞区域的BRAM、URAM和DSP过多,或者跨die路径过多;

Short:拥塞区域的MUXF或Carry Chain过多;

明确了拥塞类型,就可知道造成拥塞的原因,再结合报告中显示的拥塞区域,进而查找到相应的模块,就可以有的放矢,解决拥塞问题。但是,在解决拥塞问题之前要确保设计满足以下几点:

(1)约束是合理的

(2)Pblock之间没有重叠

(3)不存在过大的Hold违例(WHS < -0.4ns)

测试 

首先看拥塞的等级,可以分别采用Congestion_ SpreadLogic_high、Congestion_ SpreadLogic_medium等不同的策略去解决。

我在跑版本的时候发现,有的版本时序还行,但是功能完全不正确,warning比功能正确的版本要多。考虑到可能是策略不同所致,所以进行了一些关于策略测试,不是很明白策略,只是单纯的跑版本进行测试。

具体策略每项的介绍可以看这篇文章:【vivado UG学习】Implementation策略学习_lu-ming.xyz的博客-优快云博客_vivado 实现策略(https://blog.youkuaiyun.com/lum250/article/details/119920135)

在有拥塞的时候,使用congestion_spreadlogic_high策略,但是好像很容易会造成版本的unlock,这点不是很确定。

以058版本为例,时序在-0.5的版本是不行的,一般要在-0.5以内,-0.4的样子

34686aa66320d8fa6ddde2550934a083.png

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 第一次修改策略,其它不变,只改HigherDelayCost

40401f390f5d49dc7f3871aede8c43d0.png

第二次修改策略,有unlock的问题:

opt_design:Default

place_design:AtspeedLogic_high

phys_opt_design:AggressiveExplore

route_design:NoTimingRelaxation

(unenable)phys_opt_design:Explore

aacfada68425c5feb559ba7032055f21.png

第三次修改策略:

opt_design:Default

place_design:AtspeedLogic_high

phys_opt_design:ExploreWithHoldFix

route_design:NoTimingRelaxation

(unenable)phys_opt_design:Explore

  da1408bf5f82d834dfe0af3a08bc20a3.png

第四次修改策略:(无unlock问题,功能没太大问题)

opt_design:Explore

place_design:AtspeedLogic_high

phys_opt_design:AggressiveExplore

route_design:NoTimingRelaxation

(unenable)phys_opt_design:Explore

673bb97635c519e5734c4c8e6a7a78d4.png

 058错误版本,无unlock问题,但是功能有问题:(同策略下跑出过正常版本很奇怪)

opt_design:ExploreArea

place_design:AtspeedLogic_high

phys_opt_design:Explore

route_design:NoTimingRelaxation

(unenable)phys_opt_design:Explore

949dce14aa9f0535d1401a7bdb94251e.png

058正式版本:(无lock问题,功能正确,时序微差)

opt_design:Default

place_design:AtspeedLogic_high

phys_opt_design:Explore

route_design:NoTimingRelaxation

(unenable)phys_opt_design:Explore

13 critical warning

354 warning

WNS:-0.429

TNS:-4010.661

057版本测试

057-0606(未通过)

opt_design:Explore

place_design:AtspeedLogic_high

phys_opt_design:Explore

route_design:NoTimingRelaxation

phys_opt_design:Explore

53 critical warnings

273 warnings

WNS:-0.438ns

总结

根据测试,简单的判断下来,在高LUT使用率以及拥塞的版本下,可暂时使用如下策略,虽然同策略跑出的其他版本在prach测试时有点偏差,但是不能够确定是环境问题还是代码问题:

opt_design:Default

place_design:AtspeedLogic_high

phys_opt_design:Explore

route_design:NoTimingRelaxation

(unenable  or ennable)phys_opt_design:Explore

在使用策略的时候可以先不用更改策略内的项,用每个策略的默认项,待时序很差或者拥塞依旧不通过或者功能不正确时,再考虑更改某些项。

目前看下来,当LUT使用过多,并且时序差的时候会有拥塞、unlock以及功能不正确的现象。我在使用congestion_spreadlogic_high策略的时候,很容易会有unlock的现象。功能不正确伴随着的是时序竟然会好,这点很奇怪,感觉是由于策略过于激进优化掉了很多东西,造成了更多的warning(DRC警告)。

不过这三个问题在不改代码的前提下,可以去通过更改策略解决。

参考文章:

Vivado从此开始(高亚军)(第三章 设计实现)

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