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FPGA中Retiming原理是什么

發布時間:2021-12-30 15:47:21 來源:億速云 閱讀:1303 作者:iii 欄目:互聯網科技

本篇內容介紹了“FPGA中Retiming原理是什么”的有關知識,在實際案例的操作過程中,不少人都會遇到這樣的困境,接下來就讓小編帶領大家學習一下如何處理這些情況吧!希望大家仔細閱讀,能夠學有所成!

1 Retiming的定義

重定時(Retiming)是一種時序優化技術,用在不影響電路輸入/輸出行為的情況下跨組合邏輯寄存器從而提高設計性能。 

2 Retiming的目的

Retiming就是重新調整時序,例如電路中遇到復雜的組合邏輯,延遲過大,電路時序不滿足,這個時候采用流水線技術,在組合邏輯中插入寄存器加流水線,進行操作,面積換速度思想。

FPGA中Retiming原理是什么  
 

3 Retiming原理

我們知道任何的數字電路都可以等效成組合邏輯加D觸發器打拍,兩個D觸發器之間的組合邏輯路徑決定了,系統的工作頻率,決定芯片的性能。所以為了提高芯片的工作頻率,使用流水線技術在組合邏輯中插入寄存器。

FPGA中Retiming原理是什么  

插入寄存器的位置需要慎重選擇,不同的位置數據的打拍所消耗的寄存器的數量也不同,比方說你在位置a消耗25bit寄存器,位置b消耗20bit寄存器,能省則省。  
 
FPGA中Retiming原理是什么  

前面插入寄存器的位置使得comb1的延遲為30ns,comb2的延遲為10ns,系統的最高工作頻率是由最長路徑決定的。也就是說你這個系統最高工作頻率的周期,不小于30ns,前面是插入pipeline,這個時候我們不改變時序,采用重定時技術,使得各個組合邏輯之間的延遲相當。      

4 Vivado與Retiming

在Vivado 綜合操作中有兩種方法實現自動重定時(全局定時器),全局重定時是對整個設計而言的,基于設計時的時序要求優化大型組合邏輯結構中的寄存器設計。
這種方式需要分析設計中的所有邏輯,優化最壞路徑情況下的寄存器從而使整體設計反應速度更快。為了實現這一點設計時必須在.xdc文件中規定準確的時間限制。在synth_design或Vivado GUI綜合設置下通過-retiming命令啟用全局重定時,此外該特性還可以與合成中的BLOCK_SYNTH特性一起用于設計中的特定模塊。

FPGA中Retiming原理是什么  

局部重定時是指用戶明確告訴工具使用retiming_forward、retiming_backward RTL屬性時需要執行的重定時邏輯。執行局部重定時操作是應該要小心,因為它不是計時器驅動的,而是工具將完全按照用戶要求去執行。如下圖所示(UG901)  
 
FPGA中Retiming原理是什么  

如果是retiming_forward,只需要將(*retiming_backward = 1 *) reg my_sig;修改為(*retiming_forward = 1 *) reg my_sig;  
注意以下情況下不能進行Retiming操作:    
  1. 寄存器時序異常(多循環路徑、錯誤的路徑、最大延遲路徑)

  2. 寄存器的類型屬性不能改變(DONT_TOUCH, MARK_DEBUG)

  3. 采用不同控制級的寄存器

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