如何運(yùn)用Retiming優(yōu)化Block RAM的使用

對于邏輯級數(shù)較大的路徑，常用的時序收斂的方法之一就是采用Retiming（中文翻譯為重定時）。Retiming到底是怎么回事呢？我們可以通過下圖理解。圖中通過搬移觸發(fā)器的位置減小了關(guān)鍵路徑的邏輯級數(shù)。無論是把觸發(fā)器向前搬移還是向后搬移，搬移后整個路徑的Latency和搬移前的Latency保持一致。可以看到Retiming的前提是相鄰路徑有可供搬移的觸發(fā)器，換言之，相鄰路徑的時序裕量較為“富余”，從這些“富余”中拿出一部分給時序較為緊張的路徑。這樣，時序緊張的路徑其邏輯級數(shù)降低了，而相鄰的時序“富余”的路徑邏輯級數(shù)增加了，達(dá)到整體邏輯級數(shù)的平衡。

Vivado提供了多種方法實(shí)現(xiàn)Retiming。在綜合選項(xiàng)設(shè)置界面提供了-retiming，如下圖所示。在這里，它是一個全局選項(xiàng)，作用于設(shè)計(jì)中的所有模塊。除此之外，Vivado還提供了模塊級綜合技術(shù)，可針對關(guān)鍵模塊使用Retiming，此時需要借助屬性BLOCK_SYNTH.RETIMING實(shí)現(xiàn)。顯然，這個綜合屬性是針對指定模塊的，所以這是一種更精細(xì)的設(shè)置方法。實(shí)踐證明往往全局選項(xiàng)-retiming加上模塊級Retiming能獲得更好的效果。

上述兩種方法人工干預(yù)度都較低，如果用戶能夠判定哪些路徑上的觸發(fā)器可搬移以改善相鄰路徑的時序，那么就可以使用Vivado提供的綜合屬性RETIMING_BACKWARD或RETIMING_FORWARD，直接將其作用于指定的觸發(fā)器。另外，在PSIP階段還可以使用屬性PSIP_RETIMING_BACKWARD或PSIP_RETIMING_FORWARD實(shí)現(xiàn)Retiming。對用戶而言，這一過程還是有一定難度的，好在Vivado提供了另外一種方式就是QoR建議，有時該報(bào)告就會包含Retiming的相關(guān)設(shè)置，如下圖所示。這樣用戶只需將該建議添加到工程中直接使用即可。

此外，phys_opt_design還提供了-directive AddRetime，既可在布局之后執(zhí)行也可在布線之后執(zhí)行。本質(zhì)是是因?yàn)閜hys_opt_design提供了選項(xiàng)-retime。

審核編輯：黃飛