針對(duì)未來(lái)十年 “All Programmable”器件的顛覆之作

　　為展現(xiàn)這種優(yōu)勢(shì)，賽靈思在 ISE設(shè)計(jì)套件和 Vivado 設(shè)計(jì)套件中用按鍵式流程方式同時(shí)運(yùn)行針對(duì)賽靈思 Zynq-7000 EPP 仿真平臺(tái)開發(fā)的原始 RTL，同時(shí)將每種工具指向賽靈思世界最大容量的 FPGA 器件——采用堆疊硅片互聯(lián)技術(shù)的 Virtex-7 2000T FPGA。這樣 Vivado 設(shè)計(jì)套件的布局布線引擎僅耗時(shí) 5 個(gè)小時(shí)就完成了 120 萬(wàn)邏輯單元的布局，而 ISE 設(shè)計(jì)套件則耗時(shí)長(zhǎng)達(dá) 13 個(gè)小時(shí)(圖 2)。而且采用 Vivado 設(shè)計(jì)套件實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)擁塞明顯降低(設(shè)計(jì)中顯示為灰色和黃色的部分)，器件占用面積較小，這說(shuō)明總體走線長(zhǎng)度縮短。Vivado 設(shè)計(jì)套件實(shí)現(xiàn)方案還體現(xiàn)出更出色的內(nèi)存編譯效率，僅用9GB就實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求的內(nèi)存，而 ISE 設(shè)計(jì)套件則用了 16GB。

　　Feist 表示：“從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)， 你看到的就是 Vivado 設(shè)計(jì)套件在滿足所有約束條件下，實(shí)現(xiàn)整個(gè)設(shè)計(jì)只需占用 3/4 的器件資源。這意味著用戶可以為自己的設(shè)計(jì)添加更多的邏輯功能和片上存儲(chǔ)器，甚至可以采用更小型的器件。”　　

圖 2：Vivado 設(shè)計(jì)套件的多維分析算法可創(chuàng)建專門針對(duì)最佳時(shí)序、擁塞和走線長(zhǎng)度(而不僅僅只是針對(duì)最佳時(shí)序)優(yōu)化的布局。

　　功耗優(yōu)化和分析

　　當(dāng)今時(shí)代， 功耗是FPGA設(shè)計(jì)中最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)之一。因此，Vivado設(shè)計(jì)套件的重點(diǎn)就是專注于利用先進(jìn)的功耗優(yōu)化技術(shù)，為用戶的設(shè)計(jì)提供更大的功耗降低優(yōu)勢(shì)。“我們?cè)诩夹g(shù)上采用了目前在ASIC工具套件中可以見到的先進(jìn)的時(shí)鐘門控制技術(shù)，通過該技術(shù)可以擁有設(shè)計(jì)邏輯分析的功能，同時(shí)消除不必要的翻轉(zhuǎn)”Feist表示 “具體來(lái)說(shuō)，新的技術(shù)側(cè)重于翻轉(zhuǎn)因子 ‘alpha’，它能夠降低30%的動(dòng)態(tài)功耗”Feist說(shuō)，賽靈思去年在ISE設(shè)計(jì)套件中開始應(yīng)用該技術(shù)， 并一直沿用至今。 Vivado將繼續(xù)加強(qiáng)這一技術(shù)的應(yīng)用。

　　此外，有了這一新的可擴(kuò)展的數(shù)據(jù)共享模型，用戶可以在設(shè)計(jì)流程的每一個(gè)階段得到功耗的估值，從而可以在問題發(fā)展的前期就能預(yù)先進(jìn)行分析， 從而能夠在設(shè)計(jì)流程中，先行解決問題。

　　簡(jiǎn)化工程變更單(ECO)

　　增量流量讓快速處理小的設(shè)計(jì)更改成為可能，每次更改后只需重新實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的一小部分，使迭代速度更快。它們還能在每個(gè)增量變化之后實(shí)現(xiàn)性能的表現(xiàn)，從而無(wú)需多個(gè)設(shè)計(jì)迭代。為此，Vivado設(shè)計(jì)套件還包括對(duì)一個(gè)流行的ISE FPGA編輯器工具的新的擴(kuò)展，稱為Vivado器件編輯器。Feist說(shuō)，在一個(gè)布局布線設(shè)計(jì)上使用Vivado器件編輯器，設(shè)計(jì)師現(xiàn)在有能力去做移動(dòng)單元， 重新布線， 連接一個(gè)寄存器輸出作為調(diào)試管腳， 修改DCM或者查找表(LUT)的參數(shù)的工程變更單(ECO)——在設(shè)計(jì)周期的后期，無(wú)需通過返回設(shè)計(jì)重新綜合和實(shí)現(xiàn)。他說(shuō)，目前行業(yè)沒有任何其他FPGA設(shè)計(jì)環(huán)境可以提供這種級(jí)別的靈活性。

　　基于業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)而打造

　　四年半前， 當(dāng)賽靈思開始從頭打造Vivado設(shè)計(jì)套件的時(shí)候，架構(gòu)打造的首要任務(wù)，就是用標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)環(huán)境代替專有格式。致力于打造一個(gè)開放的環(huán)境，讓客戶能夠用 EDA 工具和第三方 IP 進(jìn)行擴(kuò)展。例如，Vivado 設(shè)計(jì)套件可支持 SDC(Synopsys 設(shè)計(jì)約束)、ARM AMBA AXI 4 IP互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)、IP-XACT IP封裝和交付標(biāo)準(zhǔn)，并且在新環(huán)境中提供了強(qiáng)大的互動(dòng) TCL 腳本功能。。