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2025-08-02 16:07 本頁面
【正文】 這正是當前研究的主題。均衡簡單修改復用器結(jié)構(gòu)，將壓縮能夠重新編碼的三聯(lián)數(shù) 量最大化。 壓縮將 2:1 復用器三聯(lián)轉(zhuǎn)換為有效的 4:1 復用器。 7. 結(jié)論 本文闡述了復用器重構(gòu)算法，該算法能夠?qū)⒃O(shè)計中實現(xiàn)復用器 所需的 4LUT 數(shù)量平均減少 17%。 中國最龐大的下資料庫 (整理 . 版權(quán)歸原作者所有 ) 中國最龐大的下資料庫 (整理 . 版權(quán)歸原作者所有 ) 結(jié)果表明，一些設(shè)計所需的 LUT 數(shù)量減小了 20%，超過 40%的設(shè)計面積減小了5%以上。 算法的主要部分依次優(yōu)化每一個總線。優(yōu)化會減小復用器樹間的相似性，從而減小所尋找的總線寬度，因此在復用器重構(gòu)之前，應盡量避免優(yōu)化。 5. 算法總結(jié) 中國最龐大的下資料庫 (整理 . 版權(quán)歸原作者所有 ) 中國最龐大的下資料庫 (整理 . 版權(quán)歸原作者所有 ) 本文引入了復用器樹總線概念，描述了可用來提高壓縮性能的均衡 方法，壓縮以效率更高的 4:1 復用器來替代 2:1 復用器三聯(lián)。 } else { return 0。 if (num_muxes = 3) { if (num_muxes == 4) { Apply transformation shown in Figure 13。 // Count this mux num_muxes += Balance(m。由首復用器開始，算法首先均衡復用器樹左面和右面數(shù)據(jù)輸入。例如，無法將圖 10 中所有的 2:1 復用器進行分組，這是因為每一種可能的分組都將會剩余一個 2:1 復用器而無法處理。 中國最龐大的下資料庫 (整理 . 版權(quán)歸原作者所有 ) 中國最龐大的下資料庫 (整理 . 版權(quán)歸原作者所有 ) 重構(gòu)轉(zhuǎn)換將選中的復用器進一步向復用器樹頂端移動。為保持原始復用器總線的功能，需要附加一些控制邏輯。 重構(gòu) 均衡 節(jié)描述均衡方法，該方法能夠使壓縮 得到的面積減小最大化 。這可以通過根據(jù)復用器結(jié)構(gòu)，對所有復用器樹列表排序來實現(xiàn)，在列表中將結(jié)構(gòu)相同的 樹靠近排列。以此方式來構(gòu)建的復用器樹含有最大數(shù)量的復用器。設(shè)計中所有 2:1 復用器以反向深度順序排列。 4. 復用器總線 中國最龐大的下資料庫 (整理 . 版權(quán)歸原作者所有 ) 中國最龐大的下資料庫 (整理 . 版權(quán)歸原作者所有 ) “庫”的構(gòu)造 壓縮減小了其所編碼的每一個 2:1 復用器三聯(lián)面積，因此，壓縮應用在較大的復用器樹上最有效。 一般來講，任何的三個 2:1 復用器組都可以通過圖 7 或圖 8 的方式轉(zhuǎn)換為一個 4:1復用器。如果最初的復用器至少占用三個 4LUT，而 4:1 復用器只需要兩個即可實現(xiàn)，那么這種轉(zhuǎn)換將節(jié)省 3 寬度或者更寬總線的面積。實際上，由于附加邏輯結(jié)構(gòu)抵消了使用高效復用器結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢，這種轉(zhuǎn)換很少能夠產(chǎn)生真正的 中國最龐大的下資料庫 (整理 . 版權(quán)歸原作者所有 ) 中國最龐大的下資料庫 (整理 . 版權(quán)歸原作者所有 ) 面積節(jié)省。 第 3 節(jié)描述的壓縮算法采用這種有效的 4:1 復用器，重新實現(xiàn)復用器結(jié)構(gòu)，達到了減小面積的目的。如白框所示，復用器含有四個輸入 —— a、 b、 c 和 d，以及兩個控制輸入 —— S0 和 S1。本節(jié)闡述如何實現(xiàn)只需要兩個4LUT 的 4:1 復用器。 本文闡述的復用器重構(gòu)技術(shù)采用了新的對整個復用器總線進行優(yōu)化的方法 ，它通過由 節(jié)中進一步闡述的總線識別和形成技術(shù)來實現(xiàn)。 在復用器重構(gòu)算法中，識別出較大的復用器樹對于盡可能減少面積是非常重要的。較大的復用器總是被分解為 2:1 復用器樹，如何實現(xiàn)這種分解已經(jīng)超出本文討論范圍。Verilog 的“ ?:”和非平行 cases 可同樣產(chǎn)生相似的結(jié)構(gòu)。 注意，并不是所有的 case 聲明將可能的事件都描述清楚，需要依靠“ default”或者“ others”條件來進一步說明。 2. 背景知識 復用器在設(shè) 計中是怎樣實現(xiàn)的 行為級 HDL 設(shè)計中的任何條件代碼通常會綜合為復用器。 重構(gòu) 節(jié)的重構(gòu)方法用于執(zhí)行 均衡 節(jié)中定義的均衡算法。 節(jié)說明這些結(jié)構(gòu)怎樣由 4LUT 實現(xiàn)，闡述如何采用兩 個 4LUT 有效實現(xiàn)一個 4:1 二進制復用器。因此，優(yōu)化 FPGA 設(shè)計的關(guān)鍵在于怎樣優(yōu)化復用器。新的優(yōu)化方法占用一定的邏輯，這些邏輯由總線進行分擔，從而減少了總線上每個比特位所需的邏輯。編譯增強特性實現(xiàn)的性能保留功能使設(shè)計人員能夠以更少的設(shè)計迭代，更高效的達到時序逼近 復用器重構(gòu)降低 FPGA 成本 摘要 本文介紹了一種新的能夠降低 FPGA 實際設(shè)計 20％成本的綜合算法。如果布線時間明顯增加，平面布置圖位置分配可能產(chǎn)生了大量的布線擁塞。 分區(qū)和平面布置圖方案成功的關(guān)鍵 設(shè)計人員在為結(jié)果生成平面布置圖位置分配之前，應對結(jié)果進行比較，如果不能符合以下準則，應考慮采用其他方案： ? 在設(shè)計分區(qū)完成和生成平面布置圖位置分配之后，不應觀察到 fMAX劣化。 利用 Quartus II 早期時序估算器的優(yōu)勢 早期時序估算器不必進行完整的設(shè)計編譯，即可提供準確的設(shè)計時序估算。第一，由于物理約束 的數(shù)量增多，適配器必需全速運轉(zhuǎn)，因此編譯時間明顯延長。分區(qū)設(shè)計生成平面布置圖的最簡單辦法是對每個分區(qū)（包括頂層分區(qū)）生成一個物理位置約束。因此，盡管更多的分區(qū)能夠更大的縮短編譯時間，設(shè)計人員還是應該限制分區(qū)數(shù)量，防止結(jié)果質(zhì)量下降。 一個邏輯設(shè)計分區(qū)在設(shè)計層次之間建立一個虛擬邊界，因此每個分區(qū)分別進行編譯，彼此之間不會發(fā)生邏輯優(yōu)化。 形成一個分區(qū)后，該分區(qū)內(nèi)的每個層次化實體成為同一分區(qū)的組成。編譯增強技術(shù)對設(shè)計中的每個實體不自動處 理為設(shè)計分區(qū)；設(shè)計人員必需在該工程頂層以下，指定一個或多個層次。在這種情況下，他們可以保持沒有改動的模塊性能不變，縮短后面迭代的編譯時間。通過處理全部設(shè)計，編譯器能夠進行全局優(yōu)化，改善面積大小，提高性能。重新編譯設(shè)計時，設(shè)計人員可以為每個分區(qū)選擇使用新的源代碼、后綜合結(jié)果以及后適配結(jié)果。 傳統(tǒng)上，一個層次設(shè)計在進行邏輯綜合和適配之前轉(zhuǎn)換為單一的網(wǎng)表，每修改一次設(shè)計，就要對整個設(shè)計進行重新編譯，減緩了設(shè)計過程。 編譯增強使設(shè)計人員能夠以邏輯和物理分區(qū)的形式組織設(shè)計，進行綜合和適配。 設(shè)計人員采用 Quartus II 增強編譯技術(shù)，可以逐步編譯其設(shè)計分區(qū)，比進行全部設(shè)計的標準編譯時間縮短近 70%。這種優(yōu)化通常不利于邏輯布局，影響設(shè)計中其他部分的性能，不得不進行額外的多次設(shè)計迭代 。 Altera Quartus174。 作者： Joel A. Seely
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