Quartus® Prime专业版用户指南: 设计编译

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ID 683236
日期 4/01/2024
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文档目录 x
1. 设计编译 2. 缩短编译时间 3. Quartus® Prime专业版用户指南设计编译存档 A. Quartus® Prime专业版用户指南
1. 设计编译 x
1.1. 编译概述 1.2. 使用Compilation Dashboard 1.3. 设计网表基础设施 1.4. 使用Node Finder 1.5. Precompiled Component (PCC)生成流程 1.6. Analysis & Elaboration流程 1.7. 设计综合 1.8. 设计布局和布线 1.9. 增量式优化流程 1.10. 快进编译流程(Fast-Forward Compilation Flow) 1.11. 完整编译流程（Full Compilation Flow） 1.12. 编译监控模式 1.13. 导出编译结果 1.14. 集成其他EDA工具 1.15. Compiler优化技术 1.16. 综合语言支持 1.17. 综合设置参考 1.18. Fitter设置参考 1.19. 设计编译修订历史
1.1. 编译概述 x
1.1.1. 编译流程 1.1.2. 编译层次 1.1.3. Compute Farm上的编译
1.3. 设计网表基础设施 x
1.3.1. DNI网表Five-Box数据模型
1.6. Analysis & Elaboration流程 x
1.6.1. 探索RTL Analyzer 1.6.2. 使用情况实例
1.6.1. 探索RTL Analyzer x
1.6.1.1. Sweep Hints Viewer（扫描提示查看器） 1.6.1.2. Object Set Console（对象集设置） 1.6.1.3. 模块接口 1.6.1.4. 捆绑实例 1.6.1.5. 自动隐藏未连接的管脚 1.6.1.6. 过滤端口和网络 1.6.1.7. 展开连接
1.6.2. 使用情况实例 x
1.6.2.1. 使用Tcl命令编写常规任务脚本 1.6.2.2. 使用Tcl命令遍历设计网表
1.7. 设计综合 x
1.7.1. 准备设计综合 1.7.2. 运行综合 1.7.3. 使用RTL Files上的Synopsys* Design Constraint (SDC) 1.7.4. 综合后静态时序分析 (STA) 1.7.5. 查看综合报告 1.7.6. 查看综合动态报告
1.7.2. 运行综合 x
1.7.2.1. 综合期间保留寄存器 1.7.2.2. 保留信号以进行监控和调试
1.7.3. 使用RTL Files上的Synopsys* Design Constraint (SDC) x
1.7.3.1. 寄存SDC-on-RTL SDC文件 1.7.3.2. 应用SDC-on-RTL约束 1.7.3.3. 检查SDC-on-RTL约束 1.7.3.4. 创建SDC-on-RTL SDC文件中的约束 1.7.3.5. 使用基于实体的SDC-on-RTL约束 1.7.3.6. Types of SDC Files Used in the Quartus® Prime Software 1.7.3.7. 示例：使用SDC-on-RTL功能
1.8. 设计布局和布线 x
1.8.1. 运行Fitter 1.8.2. 查看Fitter报告
1.8.1. 运行Fitter x
1.8.1.1. Fitter命令 1.8.1.2. 禁用或使能物理综合优化
1.8.2. 查看Fitter报告 x
1.8.2.1. 规划阶段报告 1.8.2.2. 布局阶段报告 1.8.2.3. 布线阶段报告 1.8.2.4. 重定时阶段报告 1.8.2.5. 定案阶段报告
1.8.2.2. 布局阶段报告 x
1.8.2.2.1. 全局信号可视化报告
1.8.2.3. 布线阶段报告 x
1.8.2.3.1. 全局路由器拥塞热点汇总报告 1.8.2.3.2. 全局布线器线缆利用情况
1.9. 增量式优化流程 x
1.9.1. Synthesis或Fitting期间的并发分析（Concurrent Analysis） 1.9.2. 分析Compiler快照 1.9.3. 规划阶段后验证外设（I/O）
1.9.2. 分析Compiler快照 x
1.9.2.1. 运行Snapshot Viewer
1.9.2.1. 运行Snapshot Viewer x
1.9.2.1.1. 通过Snapshot Viewer分析失败路径 1.9.2.1.2. 通过Snapshot Viewer分析时钟 1.9.2.1.3. 使用Snapshot Viewer分析高扇出网络 1.9.2.1.4. 使用Snapshot查看器验证时序约束 1.9.2.1.5. 通过Snapshot Viewer分析拥塞
1.10. 快进编译流程(Fast-Forward Compilation Flow) x
1.10.1. 步骤1：运行寄存器重定时 1.10.2. 步骤2：查看Retiming结果 1.10.3. 步骤3：运行Fast Forward编译 1.10.4. 步骤4：请检查Fast Forward结果 1.10.5. 步骤5：实现Fast Forward建议 1.10.6. 重定时限制和解决方法
1.10.2. 步骤2：查看Retiming结果 x
1.10.2.1. 查找关键链
1.10.3. 步骤3：运行Fast Forward编译 x
1.10.3.1. 按层次Fast Forward编译 1.10.3.2. HyperFlex设置
1.10.4. 步骤4：请检查Fast Forward结果 x
1.10.4.1. 时钟Fmax汇总报告(Fmax Summary Report) 1.10.4.2. Fast Forward Details Report（Fast Forward详情报告）
1.11. 完整编译流程（Full Compilation Flow） x
1.11.1. 具有临时优化模式的完整编译流程
1.13. 导出编译结果 x
1.13.1. 导出版本兼容的编译数据库 1.13.2. 导入版本兼容的编译数据库 1.13.3. 创建设计分区 1.13.4. 导出设计分区 1.13.5. 重复使用设计分区 1.13.6. 查看Quartus数据库文件信息 1.13.7. 清除编译结果
1.13.6. 查看Quartus数据库文件信息 x
1.13.6.1. QDB文件属性类型
1.14. 集成其他EDA工具 x
1.14.1. 生成其他EDA工具的VQM网表
1.15. Compiler优化技术 x
1.15.1. Compiler优化模式 1.15.2. 允许寄存器重定时 1.15.3. 自动门控时钟转换 1.15.4. 使能中间Fitter快照（Intermediate Fitter Snapshot） 1.15.5. Fast Preserve选项 1.15.6. 分形综合优化
1.15.6. 分形综合优化 x
1.15.6.1. 使能或禁用Fractal Synthesis
1.16. 综合语言支持 x
1.16.1. Verilog和SystemVerilog综合支持 1.16.2. VHDL综合支持
1.16.1. Verilog和SystemVerilog综合支持 x
1.16.1.1. Verilog HDL输入设置（设置对话框） 1.16.1.2. 设计库 1.16.1.3. Verilog HDL配置 1.16.1.4. 初始构造和存储器系统任务 1.16.1.5. Verilog HDL宏
1.16.1.3. Verilog HDL配置 x
1.16.1.3.1. 层次性设计配置
1.16.2. VHDL综合支持 x
1.16.2.1. VHDL输入设置（设置对话框） 1.16.2.2. VHDL标准库和数据包 1.16.2.3. VHDL wait构造 1.16.2.4. VHDL-2019条件分析工具编译指令
1.17. 综合设置参考 x
1.17.1. 高级综合设置（Advanced Synthesis Settings）
2. 缩短编译时间 x
2.1. 影响编译结果的因素 2.2. 缩短总编译时间的策略 2.3. 缩短综合时间和综合网表优化时间 2.4. 缩短布局时间 2.5. 缩短布线时间 2.6. 缩短静态时序分析时间 2.7. 设置步骤优先 2.8. 缩短编译时间修订历史
2.2. 缩短总编译时间的策略 x
2.2.1. 运行ECO编译流程 2.2.2. 使能多处理器编译 2.2.3. 使用基于块的编译
2.2.2. 使能多处理器编译 x
2.2.2.1. 处理器基时钟频率 2.2.2.2. 随机访问存储器（RAM） 2.2.2.3. 存储
2.3. 缩短综合时间和综合网表优化时间 x
2.3.1. 缩短综合时间和综合网表优化时间的设置 2.3.2. 使用适当编码样式缩短综合时间
2.4. 缩短布局时间 x
2.4.1. 布局工作量乘法器设置
2.5. 缩短布线时间 x
2.5.1. 使用Chip Planner识别布线拥塞
2.5.1. 使用Chip Planner识别布线拥塞 x
2.5.1.1. 布线拥塞区域 2.5.1.2. HDL编码样式造成的拥塞
1. 设计编译
2. 缩短编译时间
3. Quartus® Prime专业版用户指南设计编译存档
A. Quartus® Prime专业版用户指南

1.10.4.2. Fast Forward Details Report（Fast Forward详情报告）

Fast Forward Details报告提出设计修改必要性的建议来实现Fast Forward编译性能水平。某些建议对于您的设计可能存在功能上不可行或不切实际的情况。请考虑可在RTL中实现的建议来实现相似的性能提升。

点击报告中的任意优化步骤来查看该步骤的实现细节和性能计算。

为了说明Fast Forward Timing Closure建议在增强设计时序方面的有效性，请考虑以下由加法器、乘法器和寄存器组成的简单设计：

图 106. 使用加法器、乘法器和寄存器的简单设计

本设计起初要求满足最高频率800MHz。但由于某些限制，目前最高频率被限制在388.5MHz。

执行Fast Forward Timing Closure建议后，请继续查看Fast Forward Details Report。在此报告中，您可以找到旨在改善时序的优化步骤的细分详情，如下图所示：

图 107. Fast-Forward详情报告

Optimizations Analyzed选项卡显示了两个主要建议：在50条路径中添加流水线阶段并完全寄存四个DSP块。请查看Recommendations for Critical Chain选项卡了解关于在RTL级别实现这些优化的具体指导。

图 108. 针对关键链的建议

此外，探索Critical Chain Details选项卡了解关于关键链构成元素的全面描述。

图 109. 关键链详情

有关每个字段的更多详细信息，请参阅下表：

表 24.  Fast Forward Details报告数据
报告字段 描述
Step 显示预优化的Base Performance fMAX，建议的Fast Forward优化步骤和阻止进一步优化的Fast Forward Limit关键路径。
Fast Forward Optimizations Analyzed 总结实现每个优化步骤需要进行的优化。
Estimated Fmax 如果要实现所有Fast Forward优化步骤，则指定潜在fMAX性能。
Optimizations Analyzed For Fast Forward Step 分层列出所选Step的设计建议。点击文本展开报告查看时钟域，受影响的模块，以及需要修改的总线和位。
Optimizations Analyzed (Cumulative) 达到选定Step所需设计更改的累计列表。
Critical Chain at Fast Forward Limit 显示关于持续限制Hyper-Retiming的路径信息，包括应用所有Fast Forward步骤后。关键链是限制进一步Hyper-Retiming的任何路径。点击Fast Forward Limit步骤显示该字段。
Recommendations for Critical Chain 列出与重定时限制相关的寄存器时序路径。右键单击任何路径到Locate Critical Chain in Technology Map Viewer。

为了更深入地分析关键链的结构，可以利用Fast Forward Viewer的交叉探测功能，如下图所示：

图 110. 在Fast Forward Viewer中查找关键链
图 111. Fast Forward Viewer显示预见性结果

根据Fast Forward Details报告的建议，本实例中，在DSP块中实现其他寄存器，并在reg_output_2和output之间实现其他流水线阶段。当您实现这些修改时，更新后的设计将采用以下形式：

图 112. 设计修改

通过重复编译处理并使用Timing Analyzer进行彻底分析，您可以观察到设计时序性能的明显改善。

尽管一些Fast Forward Timing Closure建议在复杂设计的实际实现中可能会带来挑战，但它们仍然提供了宝贵的见解和分析机会。这些建议可以作为设计优化的宝贵补充，提供新的视角并发现提高时序性能的潜在方法。

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