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 Stratix® 10デザインでの過剰制約 他のすべてのデバイスファミリーをターゲットとする場合のデザインの過剰制約 その他の過剰制約の組み合わせ
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

2.3.7. フィッターの過剰制約の使用

フィッターの過剰制約は、モデリングの不正確さ、誤相関、またはロジックの最適化におけるその他の欠陥を克服するために調整するタイミング制約です。 フィッターでセットアップおよびホールドパスを過剰制約することで、特定のパスでタイミングをより積極的に最適化することができます。

Stratix® 10デザインでの過剰制約

通常、フィッター時にのみ適用される過剰制約を記述する際は、.sdc ファイルを読み取っている実行ファイルの名前をチェックする条件ステートメントを使用します。次の例は、フィッター時に過剰制約を適用する条件ステートメントを示しています。 

# Example Fitter overconstraint targeting specific nodes
if { $::TimingAnalyzerInfo(nameofexecutable) eq "quartus_fit"} {
  set_max_delay -from ${my_src_regs} -to ${my_dst_regs} 1ns
}

通常、過剰制約は、特定のパス (またはパスのセット) でフィッターのデフォルトの最適化作業よりも多くを必要とする場合に適用されます。したがって、過剰制約では通常、追加の最適化が必要な (1つまたは複数の) パス内の特定のノード名またはレジスター名を指定します。

Hyperflex® アーキテクチャーをサポートするデバイス ( Stratix® 10や Agilex™ FPGAポートフォリオ・デバイスなど) の場合、特定のノード名またはレジスター名に適用するタイミング制約により、Hyper-Retimerによってそれらのノードまたはレジスターを含むパスが最適化されないようにします。

Hyper-Retimerはフィッターのコンポーネントであるため、フィッター時に条件付きで適用される過剰制約は、フィッターのHyper-Retimer部分では逆効果になります。過剰制約により、実際には最適化が効果的に進むのではなく、最適化が妨げられます。

Hyperflex® アーキテクチャーに向けて設計している場合は、is_post_route Tcl関数形式の条件ステートメントを使用して、過剰制約を配置および配線時に適用し、Hyper-Retimerには適用しないようにします。is_post_route では、フィッターのPlan、Place、Routeステージなどで過剰制約を適用し、スラックを調整することができます。また、is_post_route では、Hyper-Retimerによる配線後のリタイミングを可能にします。サインオフ時のタイミング解析には影響しません。 

# Example Fitter overconstraint targeting specific nodes (allows for post-route retiming)
if { ! [is_post_route]} {
  set_max_delay -from ${my_src_regs} -to ${my_dst_regs} 1ns
}
注: is_post_route 関数は包括的です。関数を除外するには、否定構文 (!) を使用します。

他のすべてのデバイスファミリーをターゲットとする場合のデザインの過剰制約

フィッターの過剰制約を割り当て、現在の実行ファイルの名前を確認することで (quartus_fit もしくは quartus_sta)、フィッターによる最適化とサインオフのタイミング解析に異なる制約を適用することができます。 

set fit_flow 0
if { $::TimingAnalyzerInfo(nameofexecutable) == "quartus_fit" } {
   set fit_flow 1
}
if {$fit_flow} {
  # Example Fitter overconstraint targeting specific nodes (restricts retiming)
  set_max_delay -from ${my_src_regs} -to ${my_dst_regs} 1ns
}

その他の過剰制約の組み合わせ

タイミング制約は、上記のフィッターの他にも、コンパイラーの特定のステージに適用することができます。次の表は、コンパイルステージのさまざまな組み合わせと、それらのステージにおいて制約を適用する条件式を示しています。

表 13.  過剰制約の組み合わせ
コンパイルステージ Tcl条件 備考
Fitter if { $::TimingAnalyzerInfo(nameofexecutable) eq "quartus_fit" } フィッターステージ全体で制約を適用します。 Hyperflex® アーキテクチャーをサポートしないデバイスでフィッターの過剰制約に使用します。
Signoffタイミング if { $::TimingAnalyzerInfo(nameofexecutable) eq "quartus_sta" } タイミング解析時に制約を適用します。この条件は一般的ではありません。通常、タイミング解析の制約はコンパイルフロー全体で適用します。
Plan、Place、Route if { ! [is_post_route] } Hyperflex® アーキテクチャーをサポートするデバイスのPlan、Place、Routeステージで制約を適用します。フィッターの過剰制約に使用します。
Retime (HyperRetimer)、Finalize、Signoffタイミング if { [is_post_route] } Hyperflex® アーキテクチャーをサポートするデバイスのRouteステージ完了後に制約を適用します。このステージの組み合わせは一般的ではありません。通常、タイミング解析の制約はコンパイルフロー全体で適用します。
Retime (HyperRetimer)、Finalize if { [is_post_route] && $::TimingAnalyzerInfo(nameofexecutable) eq "quartus_fit" } Hyperflex® アーキテクチャーをサポートするデバイスのRetimingおよびFinalizeステージで制約を適用します。このステージの組み合わせは一般的ではありません。
レベル 2 の表題