Quartus® Primeプロ・エディションのユーザーガイド: タイミング・アナライザー

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ID 683243
日付 4/01/2024
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ドキュメント目次
ドキュメント目次 x
1. タイミング解析の概要 2. Quartus® Prime タイミング・アナライザーの使用 A. Quartus® Primeプロ・エディションのユーザーガイド
1. タイミング解析の概要 x
1.1. このバージョンの新機能 1.2. タイミング解析の基本概念 1.3. タイミング解析の概要の改訂履歴
1.2. タイミング解析の基本概念 x
1.2.1. タイミングパスとクロックの解析 1.2.2. クロックのセットアップ解析 1.2.3. クロックのホールド解析 1.2.4. リカバリーとリムーバル解析 1.2.5. マルチサイクル・パス解析 1.2.6. メタスタビリティー解析 1.2.7. タイミングの悲観 1.2.8. データとしてのクロックの解析 1.2.9. マルチコーナー・タイミング解析 1.2.10. 時間の借用
1.2.1. タイミングパスとクロックの解析 x
1.2.1.1. タイミング・ネットリスト 1.2.1.2. タイミングパス 1.2.1.3. データとクロックの到着時間 1.2.1.4. 起動エッジとラッチエッジ
1.2.5. マルチサイクル・パス解析 x
1.2.5.1. マルチサイクル・クロック・ホールド 1.2.5.2. マルチサイクル・クロック・セットアップ
1.2.10. 時間の借用 x
1.2.10.1. 時間借用における制限 1.2.10.2. ラッチでの時間借用 1.2.10.3. 時間借用最適化のイネーブル
2. Quartus® Prime タイミング・アナライザーの使用 x
2.1. デザインフロー全体におけるタイミング制約の使用 2.2. タイミング解析フロー 2.3. タイミング制約の適用 2.4. タイミング制約の詳細 2.5. タイミングレポートの詳細 2.6. タイミング解析のスクリプティング 2.7. Quartus® Prime タイミング・アナライザー・ユーザーガイドの改訂履歴 2.8. Quartus® Primeプロ・エディションのユーザーガイド: タイミング・アナライザーのアーカイブ
2.2. タイミング解析フロー x
2.2.1. ステップ 1: タイミング・アナライザーの基本的な設定を指定 2.2.2. ステップ 2: タイミング制約の指定 2.2.3. ステップ 3: タイミング・アナライザーの実行 2.2.4. ステップ 4: タイミングレポートの分析
2.2.2. ステップ 2: タイミング制約の指定 x
2.2.2.1. RTLでのSDCタイミング制約の指定 2.2.2.2. 従来のSDCタイミング制約の指定 2.2.2.3. 合成専用のSDCタイミング制約の指定
2.2.3. ステップ 3: タイミング・アナライザーの実行 x
2.2.3.1. 合成後の早期タイミング解析の実行 2.2.3.2. フィット後のタイミング解析の実行
2.2.3.2. フィット後のタイミング解析の実行 x
2.2.3.2.1. タイミング解析の動作条件の設定 2.2.3.2.2. クリティカルな警告のエラーへの昇格
2.2.4. ステップ 4: タイミングレポートの分析 x
2.2.4.1. デザイン・アシスタントでのクロスプローブ 2.2.4.2. タイミング・アナライザーからのデザイン・アシスタントの起動 2.2.4.3. 他のツールでのタイミングパスの特定 2.2.4.4. 制約とタイミングレポートの関連付け
2.2.4.1. デザイン・アシスタントでのクロスプローブ x
2.2.4.1.1. デザイン・アシスタントからタイミング・アナライザーへのクロスプローブ
2.3. タイミング制約の適用 x
2.3.1. 従来のSDCに推奨される初期の制約 2.3.2. 回路例と従来のSDCファイル 2.3.3. SDCファイルの優先順位 2.3.4. 制約変更の反復 2.3.5. エンティティーに結び付けられたタイミング制約の使用 2.3.6. デザインのパーティション・ポートの制約 2.3.7. フィッターの過剰制約の使用
2.3.1. 従来のSDCに推奨される初期の制約 x
2.3.1.1. クロックの作成 (create_clock) 2.3.1.2. PLL クロックの導出 (derive_pll_clocks) 2.3.1.3. クロックの不確実性の導出 (derive_clock_uncertainty) 2.3.1.4. クロックグループの設定 (set_clock_groups)
2.3.5. エンティティーに結び付けられたタイミング制約の使用 x
2.3.5.1. RTLでのエンティティーに結び付けられたSDC制約の使用 2.3.5.2. エンティティーに結び付けられたSDCファイルの使用
2.3.5.1. RTLでのエンティティーに結び付けられたSDC制約の使用 x
2.3.5.1.1. モジュールの入力と出力をターゲットとする制約 2.3.5.1.2. RTLエンティティー・ベースSDC制約のスコープ 2.3.5.1.3. RTLでのSDCにおける自動スコープ例 2.3.5.1.4. RTLでのSDCにおける手動スコープ例
2.3.5.2. エンティティーに結び付けられたSDCファイルの使用 x
2.3.5.2.1. エンティティーに結び付けられたSDC制約のスコープ 2.3.5.2.2. エンティティーに結び付けられた制約における自動スコープ例 2.3.5.2.3. エンティティーに結び付けられた制約における手動スコープ例 2.3.5.2.4. エンティティーに結び付けられた制約をもつデザイン・パーティションのエクスポート 2.3.5.2.5. エンティティーに結び付けられた制約をもつデザイン・パーティションのインポート
2.3.6. デザインのパーティション・ポートの制約 x
2.3.6.1. インポートされたコンパイル結果のタイミング解析
2.4. タイミング制約の詳細 x
2.4.1. クロック制約 2.4.2. I/O制約 2.4.3. 遅延およびスキュー制約 2.4.4. タイミング例外制約 2.4.5. 遅延アノテーション
2.4.1. クロック制約 x
2.4.1.1. ベースクロックの作成 2.4.1.2. 仮想クロックの作成 2.4.1.3. 生成されるクロックの作成 (create_generated_clock) 2.4.1.4. PLL クロックの導出 2.4.1.5. クロックグループの作成 (set_clock_groups) 2.4.1.6. クロックの影響による特性の考慮 2.4.1.7. CDCパスの制約
2.4.1.1. ベースクロックの作成 x
2.4.1.1.1. クロックの自動検出と制約の作成
2.4.1.2. 仮想クロックの作成 x
2.4.1.2.1. I/O インターフェイスの不確実性の指定 2.4.1.2.2. I/O インターフェイスのクロック不確実性の例
2.4.1.3. 生成されるクロックの作成 (create_generated_clock) x
2.4.1.3.1. クロック分周器の例 (-divide_by) 2.4.1.3.2. クロック・マルチプレクサーの例
2.4.1.5. クロックグループの作成 (set_clock_groups) x
2.4.1.5.1. 排他的クロックグループ (-logically_exclusive または -physically_exclusive) 2.4.1.5.2. 非同期クロックグループ (-asynchronous) 2.4.1.5.3. set_clock_groups 制約のヒント
2.4.1.6. クロックの影響による特性の考慮 x
2.4.1.6.1. クロック・レイテンシーの設定 (set_clock_latency) 2.4.1.6.2. クロックの不確実性
2.4.2. I/O制約 x
2.4.2.1. 入力の制約 (set_input_delay) 2.4.2.2. 出力の制約 (set_output_delay)
2.4.3. 遅延およびスキュー制約 x
2.4.3.1. 高度な I/O タイミングおよびボード・トレース・モデルの遅延 2.4.3.2. 最大スキュー (set_max_skew) 2.4.3.3. ネット遅延 (set_net_delay)
2.4.4. タイミング例外制約 x
2.4.4.1. タイミング例外の優先順位 2.4.4.2. フォルスパス (set_false_path) 2.4.4.3. 最小遅延と最大遅延 2.4.4.4. マルチサイクル･パス 2.4.4.5. マルチサイクル例外の例
2.4.4.4. マルチサイクル･パス x
2.4.4.4.1. 一般的なマルチサイクルのアプリケーション 2.4.4.4.2. マルチサイクルによるセットアップの緩和 (set_multicyle_path) 2.4.4.4.3. 位相シフトの考慮 (-phase)
2.4.4.5. マルチサイクル例外の例 x
2.4.4.5.1. デフォルトのマルチサイクル解析 2.4.4.5.2. エンド・マルチサイクル・セットアップ = 2、エンド・マルチサイクル・ホールド = 0 2.4.4.5.3. エンド・マルチサイクル・セットアップ = 2、エンド・マルチサイクル・ホールド = 1 2.4.4.5.4. 同じ周波数のクロック (送信先クロックのオフセットあり) 2.4.4.5.5. 送信元クロック周波数の倍数になる送信先クロック周波数 2.4.4.5.6. 送信元クロック周波数の倍数になる送信先クロック周波数 (オフセットあり) 2.4.4.5.7. 送信先クロック周波数の倍数になる送信元クロック周波数 2.4.4.5.8. 送信先クロック周波数の倍数になる送信元クロック周波数 (オフセットあり)
2.5. タイミングレポートの詳細 x
2.5.1. Fmax 概要レポート 2.5.2. Report Timingレポート 2.5.3. ソースファイルごとのタイミングレポート 2.5.4. データ遅延レポート 2.5.5. ネット遅延レポート 2.5.6. クロックレポートおよびクロック・ネットワーク・レポート 2.5.7. クロック間転送レポート 2.5.8. メタスタビリティー・レポート 2.5.9. CDC Viewer レポート 2.5.10. 非同期 CDC レポート 2.5.11. ロジック深度レポート 2.5.12. 近隣パスレポート 2.5.13. レジスター分布レポート 2.5.14. ルーティング着目ネットレポート 2.5.15. リタイミング制約レポート 2.5.16. レジスター統計情報レポート 2.5.17. パイプライン情報レポート 2.5.18. 時間借用データレポート 2.5.19. 例外レポートおよび例外範囲レポート 2.5.20. ボトルネック・レポート 2.5.21. タイミングの確認 2.5.22. SDCレポート
2.5.13. レジスター分布レポート x
2.5.13.1. タイミングパスのエンドポイントの Tension が大きいレジスター 2.5.13.2. 直接ファンアウトによる Tension が大きいレジスター
2.5.20. ボトルネック・レポート x
2.5.20.1. カスタム・ボトルネック基準の指定
2.6. タイミング解析のスクリプティング x
2.6.1. quartus_sta 実行ファイル 2.6.2. quartus_staw実行ファイル 2.6.3. コレクション・コマンド
2.6.3. コレクション・コマンド x
2.6.3.1. ワイルドカード文字 2.6.3.2. コレクション・アイテムの追加と削除 2.6.3.3. コレクションのクエリー 2.6.3.4. get_pins コマンドの使用
1. タイミング解析の概要
2. Quartus® Prime タイミング・アナライザーの使用
A. Quartus® Primeプロ・エディションのユーザーガイド

2.4.1.7. CDCパスの制約

デザインのマルチビット・クロック・ドメイン・クロッシング (CDC) パスにタイミング制約を適用することは不可欠です。次の制約を使用して、CDC パスを制約することができます。

重要: Quartus® Primeプロ・エディション・ソフトウェア・バージョン 21.3 では、set_false_path 制約は set_max_skew 制約をオーバーライドしません。よって、set_false_path 制約と set_max_skew 制約は、オーバーライドが発生することなく同じパスに適用することができます。
表 19.  CDC パスの制約
制約 詳細

set_false_path

set_clock_groups -asynchronous

どちらの制約も、コンパイラーによる非同期ドメイン・クロッシング間のスラック最適化を防ぎます。set_clock_groups は最も積極的な制約です。

  • クロックベースのフォルスパスは、あまり積極的ではありません。この制約は、指定されている from_clock から to_clock の順序でタイミングを切断するだけです。
  • クロックベースのフォルスパスは、クロックグループとは異なり、パスを両方向に切断します。
  • パスベースのフォルスパスは、最も具体的な制約です。この制約は、指定されている from および to ノードでのみ切断を行います。
set_max_skew 異なるバスビット間の許容スキュー範囲を設定します。
  • Report Max Skew Summary コマンドを実行し、クロック・ドメイン・クロッシングのタイミングを確認します。
  • 実際のスキュー要件は、デザインの特性やクロック・ドメイン・クロッシングの処理方法によって異なります。

set_net_delay -max

set_data_delay

バス転送の任意のビットで許容可能なデータパス遅延の範囲を設定します。

  • set_net_delay は、個々のクロックエッジおよびネットを制約するものです。Report Net Delay Summary コマンドを実行し、この制約のデータをレポートにします。
  • set_data_delay はパス全体を制約するものです。Report Data Delay コマンドを実行し、この制約のデータをレポートにします。

次の例では、クロックドメイン clk_a の data_a とクロックドメイン clk_b の data_b の間のクロック・ドメイン・クロッシングの制約を示しています。 

create_clock -name clk_a -period 4.000 [get_ports {clk_a}]
create_clock -name clk_b -period 4.500 [get_ports {clk_b}]
set_clock_groups -asynchronous -group [get_clocks {clk_a}] -group \
     [get_clocks {clk_b}]
set_net_delay -from [get_registers {data_a[*]}] -to [get_registers \
     {data_b[*]}] -max -get_value_from_clock_period \
     dst_clock_period -value_multiplier 0.8
set_max_skew -from [get_keepers {data_a[*]}] -to [get_keepers \
     {data_b[*]}] -get_skew_value_from_clock_period min_clock_period \
     -skew_value_multiplier 0.8

以下の例では、DCFIFO ブロックを含むデザインに set_false_path を適用しています。これにより、同期レジスターでのタイミングエラーを回避します。これらの例は、シングルビット・シンクロナイザーの CDC パスを制約するものです。

  • 書き込みドメインから読み出しドメインに渡るパスでは、レジスターの delayed_wrptr_g と rs_dgwp の間にフォルスパス割り当てを適用します。
    set_false_path -from [get_registers {*dcfifo*delayed_wrptr_g[*]}] \
-to [get_registers {*dcfifo*rs_dgwp*}]
  • 読み出しドメインから書き込みドメインに渡るパスでは、レジスターの rdptr_g と ws_dgrp の間にフォルスパス割り当てを適用します。
    set_false_path -from [get_registers {*dcfifo*rdptr_g[*]}] \
-to [get_registers {*dcfifo*ws_dgrp*}]

クロック制約が正しく実装されているかは、CDCに関連する次のレポートで確認することができます。

関連情報
レベル 2 の表題