Размещение и разводка

На Рис. 8.9 показаны только 12 из 24 возможных перестановок (читателю предлагается потренироваться и дописать недостающие варианты). На самом деле существует только 12 вариантов перестановок, имеющих практический смысл. Объясняется это тем, что существуют так называемые зеркальные перестановки, которые функционально эквивалентны, например пары ЛС-ВВ и ВВ-АС, показанные на Рис. 8.9. Эквивалентность этих пар связана с работой системы размещения и разводки, которая позволяет менять расположение двух логических блоков между собой. [c.130]

Интересная ситуация складывается, когда разработчики решают произвести повторное моделирование своего устройства с учётом точной, т. е. полученной после процедуры размещения и разводки элементов, временной информации. В этом случае они используют комп- [c.131]

Раньше каждый поставщик ПЛИС разрабатывал собственное программное обеспечение для ввода и описания принципиальных схем, сопоставления, компоновки, размещения и разводки элементов. Однако, как показала практика, одна и та же компания может преуспеть только в одной сфере — либо в разработке САПР электронных устройств, либо в создании ПЛИС, но не в нескольких областях одновременно. [c.134]

Со временем сторонние создатели САПР электронных устройств стали поставлять программные продукты, начиная со средств описания схемы и кончая утилитами расстановки компонентов, включая и средства логического синтеза (гл. 9 и 19). Производители ПЛИС по-прежнему поставляют менее сложные (если сравнивать с современным уровнем развития) средства проектирования, подобные программам ввода схем, которые входят в состав их базового набора САПР, а также поддерживают средства размещения и разводки элементов. [c.134]

Аналогично случаю с заказными микросхемами после генерации таблицы соединений вентилей средствами синтеза, технология проектирования сильно напоминала схемотехнические методы создания ПЛИС, описанные в гл. 8. Таблица соединений вновь подвергалась процедуре моделирования, чтобы убедиться в её функциональной достоверности, а затем подвергалась временному анализу на основе оценок параметров проводников и других элементов схемы. После этого таблица соединений обрабатывалась средствами сопоставления, компоновки, размещения и разводки, и вновь проводился более точный временной анализ, основанный на реальных, т. е. физических, параметрах устройства. [c.140]

Главная проблема ранних подходов к проектированию ПЛИС заключалась в том, что их средства логического синтеза вышли из мира заказных микросхем. Другими словами, эти средства мыслили в понятиях простейших вентилей и регистров. Это значит, что они формировали таблицу соединения вентилей и передавали её программным модулям поставщиков ПЛИС для выполнения операций сопоставления, компоновки, размещения и разводки. [c.141]

Примерно в 99А году средства синтеза вооружились знаниями о различных принципах построения (архитектурах) ПЛИС. Это позволило им самостоятельно выполнять операции сопоставления и, в некоторой степени, компоновки, а также формировать таблицу соединений логических блоков и таблиц соответствия. Впоследствии эта таблица соединений могла использоваться средствами размещения и разводки из инструментария, предоставляемого поставщиками ПЛИС. Главное преимущество этого метода заключалось в том, что средства синтеза располагали лучшими методами оценки временных параметров и занимаемой площади, что обеспечивало более высокое качество результатов. На практике проектирование ПЛИС с помощью архитектурных методов синтеза производилось на 15...20% быстрее, чем при использовании традиционных (на уровне вентилей) средств синтеза. [c.141]

Здесь мы несколько опережаем события, так как именно сейчас как нельзя уместно упомянуть о содержимом данной части книги. Первые версии программ логического синтеза, которые появились в середине 80-х годов, предназначались для проектирования заказных микросхем. В этих устройствах задержка на вентилях, намного превышала задержку, вносимую проводниками, соединяющими эти вентили. Кроме того, количество этих вентилей было относительно мало (по современным меркам), а для их управления применялась относительно низкая тактовая частота. Поэтому первые версии профамм логического синтеза могли использовать относительно простые алгоритмы для оценки задержки сигнала на проводниках. При этом полученные оценки несущественно отличались от действительных значений, получаемых после размещения и разводки элементов. [c.141]

К середине 90-х, в связи с ростом размеров заказных микросхем, также существенно усложнились эффекты, вызванные задержкой. Сложность этих эффектов существенно превышала уровень, на который рассчитывались первые средства логического синтеза. В результате это привело к тому, что оценки задержек, полученных с помощью средств логического синтеза, очень плохо соотносились с данными, полученными после размещения и разводки элементов. В свою очередь это значит, что достижение состояния временного соответствия [c.141]

В конечном счете, средства физического синтеза формировали таблицу соединений размещенных (но не разведенных) вентилей. Средства физической реализации (размещения и разводки) заказных микросхем использовали эту начальную информацию о размещении в качестве стартовой точки, от которой выполнялась локальная (точная) оптимизация размещения, после чего производилась разводка элементов. В результате применения средств физического синтеза существенно повысилась точность оценок задержек. В свою очередь это значило, что достижение временного соответствия стало менее дорогостоящим. [c.142]

Проблема заключалась в том, что при традиционных методах проектирования многие ошибки невозможно было выявить до проведения временного анализа, основанного на реальных физических значениях ёмкостей, сопротивлений и иногда индуктивностей, которые были получены на этапе размещения и разводки элементов. Для проведения подобного анализа разработчикам приходилось преодолевать весь путь проектирования от начала до конца, включая синтез, размещение и разводку элементов, и лишь только потом появлялась возможность выявить ошибки. Очевидно, что процедуру выявления и локализации ошибок желательно производить на ранних этапах проектирования. [c.154]

Это значит, что, используя виртуальный прототип для выверки RTL-описания и временного анализа, разработчики по-прежнему применяют совершенно другие методы для создания реальной таблицы соединений, которая затем поступает на этап физической реализации устройства, т. е. передается средствам размещения и разводки. [c.156]

В этом алгоритме концепция логической работы используется для установки фиксированных временных параметров, которые средства физической реализации устройства будут использовать для размещения и разводки элементов. Это значит, что по окончании этапа синтеза будет завершена временная оптимизация, а также определены и зафиксированы все задержки на участках схемы. На этапе размещения элементов используется алгоритм изменений размера, который, подстраиваясь под жестко определённые временные параметры, производит изменение размера логической ячейки. Затем очередь за алгоритмом разводки, который для поддержки начальных временных ограничений и сохранения целостности сигнала производит подстройку ширины проводников и расстояний между ними. [c.156]

Как обсуждалось ранее, большинство современных виртуальных прототипов основаны на таблицах соединений вентилей. Даже если эти таблицы генерируются путем быстрого-и-грубого синтеза, они по-прежнему могут содержать миллионы вентилей. В свою очередь, огромное количество вентилей существенно замедляет процесс размещения и разводки виртуального прототипа. [c.157]

Сторонники виртуальных прототипов, основанных на уровне регистровых передач, говорят о 40-кратном скоростном преимуществе по сравнению с использованием таблицы соединений вентилей после этапа локальной оптимизации и перед этапом размещения и разводки. Например, в 2003 году в случае устройства, состоящего из 4.5 миллиона логических элементов, для создания и анализа виртуального прототипа на основе RTL потребовалось итерация длительностью 2.5 часа. В то же время для генерации и анализа таблицы соединения вентилей после этапа локальной оптимизации потребовалось 99 часов. [c.160]

Чтобы решить эти проблемы, некоторые поставщики САПР электронных устройств стали создавать средства, поддерживающие концепцию виртуального макетирования ПЛИС и обеспечивающие планирование компоновки кристалла и предварительный, т. е. до размещения и разводки, временной анализ. Подобный подход позволяет выполнять размещение и разводку индивидуально для каждого блока устройства, что значительно повышает скорость процесса его реализации [c.161]

Предварительное размещение элементов устройства в виртуальном прототипе позволяет получить точные временные оценки на уровне блоков до их размещения и разводки. При обнаружении какой-либо проблемы можно интерактивно изменить компоновочный план устройства и оперативно исправить сбойный участок схемы. [c.161]

Поэтапные размещение и разводка [c.162]

Итак, если вы готовы станцевать рок-н-ролл, можете выбрать один или несколько скомпонованных блоков и выкинуть программы размещения и разводки, полученные от поставщика вашей ПЛИС. Каждый блок воспринимается как отдельная единица, и после его формирования он будет оставаться неизменным до тех пор, пока вы не решитесь его изменить. [c.162]

Этот подход имеет рад преимуществ. Во-первых, время работы процедуры размещения и разводки ддя отдельного блока чрезвычайно мало по сравнению с разводкой многомиллионного устройства. [c.163]

Во-вторых, если сложить время работы средств размещения и разводки для всех отдельно взятых блоков, полученное общее время всё равно будет существенно меньше, чем при работе аналогичных средств для всей схемы целиком. Объяснить это можно тем, что с возрастанием сложности устройства по мере увеличения размеров блока время работы по размещению и разводке увеличивается нелинейно. Кроме того, при размещении и разводке всех блоков можно внести изменения в некоторые из них и повторить процедуру разводки только для изменённых блоков, не затрагивая остальные части кристалла. [c.163]

Еще одно преимущество виртуальных прототипов состоит в том, что они могут применяться для создания и сохранения блоков интеллектуальной собственности. Другими словами, после размещения и разводки блока его можно закрыть и экспортировать как новую структурную таблицу соединений уровня КЛБ и таблиц соответствия вместе с соответствующими физическими и временными ограничениями. Впоследствии этот блок может быть использован в других устройствах. Как уже отмечалось, расположение этого блока является относительным, т. е. он может быть перемещён в другую часть кристалла. [c.163]

На заре проектирования ПЛИС, примерно во второй половине 80-х, устройства были относительно небольшими, если говорить об этом терминами их логической ёмкости. Вследствие этого одному инженеру, как правило, было под силу создать КТЬ-описание всего устройства. Затем КТЬ-описания проходили процедуру синтеза, после чего синтезированная таблица соединений подвергалась операции размещения и разводки, которая и завершала процедуру проектирования устройства. В результате получался монолитный конфигурационный файл, который определял функциональность всего устройства и мог быть загружен в микросхему одним большим куском. Такая схема очень хорошо работала с конфигурационными ячейками, представленными в виде большого сдвигового регистра, и все были счастливы. [c.214]

ПЛИС не СТОЯЛИ на месте они непрерывно расширялись и совершенствовались, в результате чего стали стремительно расти их размеры и сложность. В СВЯЗИ с этим все устройство стали разбивать на отдельные функциональные блоки, и за каждым блоком закреплялся один или несколько инженеров. В этом случае каждый блок мог быть синтезирован самостоятельно, но все таблицы соединений, связанные с каждым блоком, перед операцией размещения и разводки собирались вместе. Снова повторюсь, что размещение и разводка обычно выполнялись ДЛЯ всего устройства, и выполнение этих операций могло занять всю ночь, если речь шла об устройстве с миллионами логических элементов. [c.214]

В главе 10 была рассмотрена концепция виртуальных макетов (прототипов) кристалла. При этом было отмечено, что некоторые поставщики САПР электронных систем приступили к поставкам средства, которые поддерживали концепцию виртуальных прототипов для ПЛИС посредством планирования компоновки и предварительного, перед процедурой размещения и разводки, временного анализа. Эти средства в сочетании с возможностью выполнять операцию размещения и разводки для индивидуальных блоков устройства, существенно сокращают время создания устройства [c.217]

После того как разработчики печатной платы выполнили эту предварительную работу, возникает необходимость в некотором механизме, с помощью которого можно передать сформированное ими распределение выводов микросхемы разработчикам ПЛИС. Это является физическим ограничением для управления процессом размещения и разводки. В реальном мире всё ещё возможны итерации, если разработчикам необходимо выполнить некоторые модификации в первоначальном распределении выводов, но такие приёмы встречаются всё реже в сравнении с ужасами прошлых лет, которые были нами только что рассмотрены. [c.221]

Т аблица соединений после размещения и разводки [c.233]

Ещё до появления микросхем ПЛИС в мире ПЛУ такой же функциональностью, как и у утилит размещения и разводки, обладали приложения под названием сборщики . С появлением ПЛИС название сборщик (fitter) также перешло и в эту сферу, однако со временем оно вытиснилось понятием размещение и разводка (pla e-and-route), которое более точно отражало суть выполняемых им действий. [c.131]

Результатом процедуры размещения и разводки элементов является полная таблица физических соединений (на уровне КЛБ), как показано на Рис. 8.7. С помощью утилиты статического временного анализа (STA — stati timing analysis) выполняется расчет значений всех временных задержек как на внутренних участках, так и при прохождении сигнала от входа до выхода микросхемы, а также проверка всех временных параметров, т. е. времени готовности, времени занятости и других, связанных с работой регистров. [c.131]

Большинство обычных приложений логического синтеза оперируют размерами вентиля, а не величиной задержки на нем. Другими словами, эти приложения постоянно ищут компромисс между размерами вентиля и связанной с ними задержкой. В соответствии со своим принципом действия эти приложения производят огромное количество трудоемких и ресурсоемких вычислений. Кроме того, некоторые оптимизационные решения, сформированные средствами логического синтеза, приводят к бессмыслице, когда дело доходит до физической реализации устройства, т. е. до размещения и разводки элементов. [c.155]

Неприятной особенностью этого процесса является то, что хотя изначально представление уровня регистровых передач, как правило, является иерархическим, средства размещения и разводки ПЛИС обычно преобразуют его в плоское, или одноуровневое, представление устройства. Это значит, что если произвести незначительные изменения в одном из блоков КТЬ-кода и пересинтезировать только этот блок, всё равно придётся вернуться и произвести повторный синтез всего устройства. Ещё это значит, что вы можете стать седым и старым прежде, чем дождетесь достижения временного соответствия для данного устройства. [c.161]

Многое из рассмотренных аспектов интерактивной правки отражает различие подходов к применению одноуровневых виртуальных прототипов, используемых среди заказных микросхем. Например, в случае заказной микросхемы при наличии двух блоков с большим количеством соединений между ними, естественно разместить их бок о бок. В случае же ПЛИС эти блоки целесообразно соединить вместе, тем самым позволяя средствам размещения и разводки произвести более эффективную работу по оптимизации распределения локальных и глобальных ресурсов, что обеспечит более эффективное решение. [c.162]

В конечном итоге все функции устройства описываются терминами уровня регистровых передач (RTL) на VHDL или Verilog. После проверки устройства с помощью средств моделирования RTL-представление трансформируется в структурную таблицу соединений, пригодную ддя промышленных средств размещения и разводки элементов устройства (Рис. 11.1). [c.164]

Как только пользовательские оценки будут сформированы, при нажатии кнопки Go ( Начать ) средство синтеза сгенерирует соответствующий RTL VHDL код. Этот код может быть использован средствами традиционного логического синтеза или приложениями физического синтеза для генерирования таблицы соединений, используемой средствами реализации (размещения и разводки). [c.179]

Главное преимущество этого метода заключается в том, что таблица соединений для каждой проектируемой области может быть индивидуально подвержена обработке приложением размещения и разводки. Это значит, что каждый член команды может заканчивать свою работу над устройством с полной уверенностью, что его блок будет соответствовать временнь/м ограничениям не только после синтеза, но и после реализации устройства. [c.215]

Пошаговое проектирование предусматривает наличие интерфейса между блоками или столбцами и в этом случае позволяет модифицировать RTL какого-либо отдельного блока, затем пересинтезировать этот блок и локально запустить приложение размещения и разводки для этого блока. Это намного быстрее, чем перезапуск приложения размещения и разводки для всего устройства. [c.216]

Например, разработчик печатной платы может создать начальное распределение выводов и, используя FPGAX hange файл, передать их в качестве ограничений для приложения размещения и разводки ПЛИС. После этого приступает к разводке печатной платы. [c.221]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...