Quartus® Prime プロ・エディションのユーザーガイド: デザイン最適化

ダウンロード PDF
ID 683641
日付 7/08/2024
Public
ドキュメント目次
ドキュメント目次 x
1. デザイン最適化の概要 2. デザイン・ネットリストの最適化 3. ネットリストの最適化と物理合成 4. エリアの最適化 5. タイミング収束と最適化 6. デザイン・フロアプランの解析および最適化 7. ECO コンパイルフローの使用 8. Quartus® Prime プロ・エディションデザイン最適化ユーザー ガイドのアーカイブ A. Quartus® Prime プロ・エディションのユーザーガイド
1. デザイン最適化の概要 x
1.1. FPGA デバイスのデザイン初期段階の考慮事項 1.2. 初期コンパイルの設定 1.3. 最適化のトレードオフおよび制限 1.4. デザインの視覚化および最適化ツール 1.5. デザイン最適化の概要の改訂履歴
1.1. FPGA デバイスのデザイン初期段階の考慮事項 x
1.1.1. デバイス移行の考慮事項
1.2. 初期コンパイルの設定 x
1.2.1. 初期 I/O 割り当てのガイドライン 1.2.2. 初期のタイミング制約のガイドライン
1.3. 最適化のトレードオフおよび制限 x
1.3.1. エリアの縮小に伴うトレードオフ 1.3.2. クリティカル・パスの遅延短縮に伴うトレードオフ 1.3.3. 消費電力の低減に伴うトレードオフ 1.3.4. コンパイル時間のトレードオフ
1.4. デザインの視覚化および最適化ツール x
1.4.1. デザイン視覚化ツール 1.4.2. デザイン最適化ツール
2. デザイン・ネットリストの最適化 x
2.1. Netlist Viewer を使用するタイミング 2.2. Netlist Viewer による Quartus® Prime デザインフロー 2.3. RTL Viewer の概要 2.4. Technology Map Viewer の概要 2.5. Netlist Viewer のユーザー・インターフェイス 2.6. 回路図 2.7. ソース・デザイン・ファイルと他の Quartus® Primeウィンドウのクロスプローブ 2.8. 他の Quartus® Primeウィンドウからの Netlist Viewer のクロス・プロービング 2.9. タイミングパスの表示 2.10. デザイン・ネットリストの最適化の文書改訂履歴
2.3. RTL Viewer の概要 x
2.3.1. RTL Viewer での可読性の最大化 2.3.2. RTL Viewer の実行
2.5. Netlist Viewer のユーザー・インターフェイス x
2.5.1. Netlist Navigator ペイン 2.5.2. Properties ペイン 2.5.3. Netlist Viewer の Find ペイン
2.6. 回路図 x
2.6.1. 複数タブ表示での回路図の表示 2.6.2. 回路図記号 2.6.3. 回路図ビューでのアイテムの選択 2.6.4. 回路図ビューのショートカット・メニュー・コマンド 2.6.5. 回路図ビューでのフィルタリング 2.6.6. 回路図ビューでのノード内容の表示 2.6.7. 回路図ビューでノードの移動 2.6.8. Technology Map Viewer での LUT 表現の表示 2.6.9. ズーム・コントロール 2.6.10. Bird's Eye View を使用した回路図内の移動 2.6.11. ページへの回路図の分割 2.6.12. 回路図ページでのネットのフォロー
3. ネットリストの最適化と物理合成 x
3.1. 物理合成最適化 3.2. 合成ネットリストの最適化 3.3. スクリプティング・サポート 3.4. ネットリストの最適化と物理合成改訂履歴
3.1. 物理合成最適化 x
3.1.1. 物理合成最適化の有効化と無効化 3.1.2. 物理合成のオプション
3.2. 合成ネットリストの最適化 x
3.2.1. WYSIWYG プリミティブ再合成
3.3. スクリプティング・サポート x
3.3.1. 合成ネットリストの最適化 3.3.2. 物理合成最適化
4. エリアの最適化 x
4.1. リソース使用率 4.2. リソース使用率の最適化 4.3. スクリプティング・サポート 4.4. エリア最適化改訂履歴
4.1. リソース使用率 x
4.1.1. Flow Summary レポート 4.1.2. フィッターレポート 4.1.3. デザイン・アシスタントの推奨事項 4.1.4. Analysis & Synthesis レポート 4.1.5. コンパイル・メッセージ 4.1.6. Chip Planner による視覚化
4.1.2. フィッターレポート x
4.1.2.1. Route Stage のレポート
4.1.2.1. Route Stage のレポート x
4.1.2.1.1. Nets with Highest Wire Count レポート 4.1.2.1.2. Delay Chain Summary レポート 4.1.2.1.3. Top Congested Hierarchies および Nets レポート 4.1.2.1.4. Global Route レポート
4.2. リソース使用率の最適化 x
4.2.1. リソース使用率の問題の概要 4.2.2. I/O ピンの使用または配置 4.2.3. ロジックの使用率または配置 4.2.4. 配線
4.2.2. I/O ピンの使用または配置 x
4.2.2.1. ガイドライン: ピン割り当ての変更、またはより大きなパッケージの選択
4.2.3. ロジックの使用率または配置 x
4.2.3.1. ガイドライン: ソースコードの最適化 4.2.3.2. ガイドライン: スピードではなくエリア最適化に向けた合成 4.2.3.3. ガイドライン: マルチプレクサーの再構築 4.2.3.4. ガイドライン：Balanced 設定または Area 設定での WYSIWYG プリミティブ 再合成の実行 4.2.3.5. ガイドライン: レジスターパッキングの使用 4.2.3.6. ガイドライン：フッター制約の削除 4.2.3.7. ガイドライン: 合成中の階層のフラット化 4.2.3.8. ガイドライン：メモリーブロックのターゲット変更 4.2.3.9. ガイドライン: エリア削減のための物理合成オプションの使用 4.2.3.10. ガイドライン: DSP ブロックのターゲット変更およびバランス化 4.2.3.11. ガイドライン：より大きなデバイスの使用 4.2.3.12. ガイドライン: グローバル信号の輻輳の低減 4.2.3.13. ガイドライン: パイプライン情報レポート
4.2.4. 配線 x
4.2.4.1. ガイドライン：Auto Packed Registers を Sparse または Sparse Auto に設定する 4.2.4.2. ガイドライン：Fitter Aggressive Routability最適化をAlwaysに設定する 4.2.4.3. ガイドライン：Router Effort Multiplier を増加する 4.2.4.4. ガイドライン：フッター制約の削除 4.2.4.5. ガイドライン: 配線に向けた合成の最適化 4.2.4.6. ガイドライン: ソースコードの最適化 4.2.4.7. ガイドライン：より大きなデバイスの使用
4.3. スクリプティング・サポート x
4.3.1. 初期コンパイル設定 4.3.2. Resource Utilization Optimizationの手法
5. タイミング収束と最適化 x
5.1. マルチコーナータイミングの最適化 5.2. クリティカル・パスの最適化 5.3. クリティカル・チェーンの最適化 5.4. タイミング・クロージャーのデザイン評価 5.5. タイミングの最適化 5.6. Periphery to Core Register Placement and Routing Optimization 5.7. スクリプティング・サポート 5.8. タイミング・クロージャーと最適化の改訂履歴
5.2. クリティカル・パスの最適化 x
5.2.1. クリティカル・パスの表示
5.3. クリティカル・チェーンの最適化 x
5.3.1. クリティカル・チェーンの可視化
5.4. タイミング・クロージャーのデザイン評価 x
5.4.1. メッセージの確認 5.4.2. フィッター・ネットリスト最適化の評価 5.4.3. 最適化結果の評価 5.4.4. リソース使用率の評価 5.4.5. その他のレポートの評価と設定の調整 5.4.6. クラスタリングの難易度の評価 5.4.7. 変更と再コンパイル
5.4.4. リソース使用率の評価 x
5.4.4.1. グローバルおよび非グローバル信号の使用 5.4.4.2. 配線使用率の評価 5.4.4.3. ホールドに向けて追加された配線の評価
5.5. タイミングの最適化 x
5.5.1. Design Assistant のルール違反の訂正 5.5.2. Fast Forward Timing Closure Recommendations の実装 5.5.3. タイミングパスの詳細の確認 5.5.4. オプションのフィッター設定 5.5.5. バック・アノテーションが最適化された割り当て 5.5.6. Design Space Explorer II を使用した最適化設定 5.5.7. Exploration Dashboard を使用したコンパイル結果の集約と比較 5.5.8. I/O タイミングの最適化手法 5.5.9. レジスター間のタイミング最適化に向けた設定 5.5.10. メタスタビリティーの解析と最適化手法
5.5.2. Fast Forward Timing Closure Recommendations の実装 x
5.5.2.1. Retiming Limit Details レポート 5.5.2.2. Fast Forward タイミング・クロージャーの推奨事項
5.5.2.1. Retiming Limit Details レポート x
5.5.2.1.1. Retiming Limit Details レポートの使用
5.5.2.2. Fast Forward タイミング・クロージャーの推奨事項 x
5.5.2.2.1. Fast Forward タイミング・クロージャーの推奨事項の生成 5.5.2.2.2. Fast Forward 推奨事項の実装
5.5.3. タイミングパスの詳細の確認 x
5.5.3.1. Report Timing 5.5.3.2. ロジック深度レポート 5.5.3.3. 近隣パスレポート 5.5.3.4. レジスター分布レポート 5.5.3.5. Report Route Net of Interest レポート 5.5.3.6. リタイミング制約レポート 5.5.3.7. パイプライン情報レポート 5.5.3.8. CDC Viewer レポート 5.5.3.9. タイミング・クロージャーの推奨事項 5.5.3.10. グローバル・ネットワーク・バッファー 5.5.3.11. リセットとグローバル・ネットワーク 5.5.3.12. 設定が疑わしい場合 5.5.3.13. オートシフト・レジスターの交換 5.5.3.14. クロッキング・アーキテクチャー
5.5.3.10. グローバル・ネットワーク・バッファー x
5.5.3.10.1. ソースの位置 5.5.3.10.2. 挿入遅延 5.5.3.10.3. ファンアウト 5.5.3.10.4. Global Signal の割り当て
5.5.4. オプションのフィッター設定 x
5.5.4.1. ホールド・タイミングの最適化 5.5.4.2. フィッターによる配線可能性の積極的な最適化
5.5.6. Design Space Explorer II を使用した最適化設定 x
5.5.6.1. DSE II コンピューティング・リソース 5.5.6.2. DSE II 最適化パラメーター 5.5.6.3. DSE II 結果の管理 5.5.6.4. DSE II の実行
5.5.7. Exploration Dashboard を使用したコンパイル結果の集約と比較 x
5.5.7.1. 集約のユースケース 5.5.7.2. 比較のユースケース 5.5.7.3. Exploration Dashboard のオブジェクト・プロパティー・モデル 5.5.7.4. Exploration Dashboard の開始方法
5.5.7.3. Exploration Dashboard のオブジェクト・プロパティー・モデル x
5.5.7.3.1. Exploration Dashboard の基本的なプロパティー 5.5.7.3.2. Project Handle プロパティー 5.5.7.3.3. Project Group のオブジェクトとプロパティー 5.5.7.3.4. ワークスペースのオブジェクトとプロパティー
5.5.8. I/O タイミングの最適化手法 x
5.5.8.1. I/O タイミング制約 5.5.8.2. タイミング・ロジック・オプションの IOC レジスター配置の最適化 5.5.8.3. Fast Input Register、Fast Output Register、およびOutput Enable Register 5.5.8.4. プログラマブル遅延 5.5.8.5. PLLを使用するクロック・エッジのシフト方法 5.5.8.6. 高速リージョナル・クロック・ネットワークとリージョナル・クロック・ネットワークの使用方法 5.5.8.7. スパイン・クロックの制限
5.5.9. レジスター間のタイミング最適化に向けた設定 x
5.5.9.1. ソースコードの最適化 5.5.9.2. レジスター間のタイミング改善 5.5.9.3. 物理合成最適化 5.5.9.4. Power Optimization During Synthesis を Normal Compilation へ設定する 5.5.9.5. エリアではなくパフォーマンスに向けた合成の最適化 5.5.9.6. 合成中の階層のフラット化 5.5.9.7. シンセシス・エフォートをHighへ設定する 5.5.9.8. 加算器ツリー形式の変更 5.5.9.9. ファンアウトを制御するためのレジスターの複製 5.5.9.10. シフトレジスターの推論の防止 5.5.9.11. 合成ツール内で使用可能な他の合成オプションを使用する 5.5.9.12. フィッターシード 5.5.9.13. 最大ルータタイミング最適化レベルを設定する 5.5.9.14. レジスター間のタイミング解析
5.5.9.9. ファンアウトを制御するためのレジスターの複製 x
5.5.9.9.1. レジスターの手動複製 5.5.9.9.2. レジスターの自動複製 5.5.9.9.3. レジスターの自動複製
5.5.9.14. レジスター間のタイミング解析 x
5.5.9.14.1. 障害が発生しているパスを解析する際のヒント 5.5.9.14.2. クロックドメインを交差する問題のあるパスを解析する際のヒント 5.5.9.14.3. クリティカル・パス分析のヒント 5.5.9.14.4. コンパイル間のクリティカル・パスをモニターする .tcl スクリプト作成のヒント 5.5.9.14.5. グローバル配線リソース 5.5.9.14.6. RAM および DSP の登録
5.6. Periphery to Core Register Placement and Routing Optimization x
5.6.1. Advanced Fitter Setting のダイアログボックスで Periphery を Core Optimizations に設定する 5.6.2. Assignment Editor での Periphery to Core Optimizations の設定 5.6.3. Fitter レポートでペリフェラルからコアまでの最適化を表示する
5.7. スクリプティング・サポート x
5.7.1. 初期コンパイルの設定 5.7.2. I/O タイミングの最適化手法 5.7.3. レジスター間のタイミング最適化に向けた設定
6. デザイン・フロアプランの解析および最適化 x
6.1. 配置アサインメントの最適化ガイドライン 6.2. Chip Planner でのデザイン・フロアプランの解析 6.3. Logic Lock の配置制約の定義 6.4. 仮想ピンの定義 6.5. デザイン・パーティションと組み合わせて Logic Lock 領域を使用する 6.6. Chip Planner でクロック領域の割り当てを作成する 6.7. スクリプティング・サポート 6.8. デザイン・フロアプランの解析および最適化改訂履歴
6.2. Chip Planner でのデザイン・フロアプランの解析 x
6.2.1. Chip Planner を起動する 6.2.2. Chip Planner GUI 6.2.3. Chip Planner でデザインエレメントを表示する 6.2.4. Chip Planner でデザインエレメントを特定する 6.2.5. Chip Planner でパスを探索する 6.2.6. Chip Planner でのアサインメントの表示 6.2.7. Chip Planner での高速および低消費電力タイルの表示 6.2.8. デザイン・パーティション配置の表示
6.2.3. Chip Planner でデザインエレメントを表示する x
6.2.3.1. Chip Planner でアーキテクチャー固有のデザイン情報を表示する 6.2.3.2. Chip Planner で利用可能なクロック・ネットワークを表示する 6.2.3.3. Chip Planner でクロックセクター使用率を表示する 6.2.3.4. Chip Planner による配線の輻輳の視覚化 6.2.3.5. Chip Planner で I/O バンクを表示する 6.2.3.6. Chip Planner で高速シリアル・インターフェイス (HSSI) を表示する 6.2.3.7. Chip Planner でソースノードおよびデスティネーション・ノードを表示する 6.2.3.8. Chip Planner でファンインおよびファンアウトを表示する 6.2.3.9. Chip Planner で直近のファンインおよびファンアウトを表示する 6.2.3.10. Chip Planner で選択したコンテンツを表示する 6.2.3.11. Chip Planner でデバイスリソースの位置および使用率を表示する 6.2.3.12. Chip Planner でクロスプロービングによるモジュールの配置を表示する
6.2.3.4. Chip Planner による配線の輻輳の視覚化 x
6.2.3.4.1. 配線の輻輳があるエリア 6.2.3.4.2. HDL コーディング・スタイルが原因の輻輳
6.2.4. Chip Planner でデザインエレメントを特定する x
6.2.4.1. 検索オプション (Chip Planner 検索)
6.2.5. Chip Planner でパスを探索する x
6.2.5.1. パスの接続の解析 6.2.5.2. タイミング解析レポートから Chip Planner へパスを探索する 6.2.5.3. 遅延の表示 6.2.5.4. 配線リソースの表示
6.3. Logic Lock の配置制約の定義 x
6.3.1. Logic Lock Regions Window 6.3.2. Logic Lock 領域の定義 6.3.3. Logic Lock 領域の形状のカスタマイズ 6.3.4. Logic Lock 領域へのデバイスピンの割り当て 6.3.5. Chip Planner で Logic Lock 領域間の接続を表示する 6.3.6. Arria® 10 FPGA の配置のベストプラクティス 6.3.7. Quartus® Prime スタンダード・エディションと Quartus® Prime プロ・エディション間の割り当ての移行
6.3.2. Logic Lock 領域の定義 x
6.3.2.1. Chip Planner での Logic Lock 領域の定義 6.3.2.2. Project Navigator から Logic Lock 領域を定義する 6.3.2.3. 配線領域の定義 6.3.2.4. 空の Logic Lock 領域を定義する 6.3.2.5. 階層的 Logic Lock 領域の定義
6.3.2.1. Chip Planner での Logic Lock 領域の定義 x
6.3.2.1.1. Logic Lock 領域のプロパティー 6.3.2.1.2. 領域へのスナップ 6.3.2.1.3. 自動サイズ領域の使用に関する考慮事項
6.3.3. Logic Lock 領域の形状のカスタマイズ x
6.3.3.1. Logic Lock 領域に新しい形状を追加する 6.3.3.2. Logic Lock 領域から形状を削除する 6.3.3.3. Logic Lock 領域をマージする 6.3.3.4. 隣接しない Logic Lock 領域の定義
6.5. デザイン・パーティションと組み合わせて Logic Lock 領域を使用する x
6.5.1. デザインの接続性と階層の視覚化
6.6. Chip Planner でクロック領域の割り当てを作成する x
6.6.1. Chip Planner でクロックの割り当てを作成する 6.6.2. Chip Planner でクロック割り当てのサイズを変更する 6.6.3. Chip Planner でクロック割り当てを移動する 6.6.4. Chip Planner でクロック領域の割り当てを削除する 6.6.5. Chip Planner でクロック領域にクロック信号を割り当てる
6.6.1. Chip Planner でクロックの割り当てを作成する x
6.6.1.1. Clock Assignment Properties ペイン
6.7. スクリプティング・サポート x
6.7.1. Tclコマンドを使用したLogic Lock割り当ての作成 6.7.2. Tcl コマンドを使用して仮想ピンを割り当てる 6.7.3. Logic Lock 領域割り当ての例
7. ECO コンパイルフローの使用 x
7.1. ECO コンパイルフロー 7.2. ECO Tcl スクリプトの例 7.3. ECO コンパイルレポートの表示 7.4. ECO コマンド 7.5. ECO コマンドの制限事項 7.6. インタラクティブ ECO フィッティング 7.7. ECO コンパイルフローの使用改訂履歴
7.4. ECO コマンド x
7.4.1. ECO コマンドのクイック・リファレンス 7.4.2. make_connection 7.4.3. remove_connection 7.4.4. modify_lutmask 7.4.5. adjust_pll_refclk 7.4.6. modify_io_slew_rate 7.4.7. modify_io_current_strength 7.4.8. modify_io_delay_chain 7.4.9. create_new_node 7.4.10. remove_node 7.4.11. place_node 7.4.12. unplace_node 7.4.13. create_wirelut
7.6. インタラクティブ ECO フィッティング x
7.6.1. eco_load_design and eco_commit_design コマンド
1. デザイン最適化の概要
2. デザイン・ネットリストの最適化
3. ネットリストの最適化と物理合成
4. エリアの最適化
5. タイミング収束と最適化
6. デザイン・フロアプランの解析および最適化
7. ECO コンパイルフローの使用
8. Quartus® Prime プロ・エディションデザイン最適化ユーザー ガイドのアーカイブ
A. Quartus® Prime プロ・エディションのユーザーガイド

6.2.3.4. Chip Planner による配線の輻輳の視覚化

Chip Planner は、デバイスリソースを包括的に視覚化し、配線の輻輳について詳細な分析を可能にします。詳細な配線情報と輻輳の視覚化により、デバイス全体のリソース利用状況についての洞察を得ることができます。「Report Routing Utilization Task」は、現在のコンパイルで使用されている配線リソースの正確なヒートマップを生成し、配線の輻輳が発生しているエリアの特定を容易にします。この機能は、輻輳を緩和し、配線要件を遵守するための情報に基づいたデザインの変更を行う際に役立ちます。

Quartus GUI から Chip Planner 画面を開くには、Tools > Chip Planner に移動します。

  1. Chip Planner 画面で、Task リストの Report Routing Utilization コマンドをダブルクリックします。
  2. Report Routing Utilization ダイアログボックスでは、ヒートマップの表示にあたって次のオプションがあります。
    • Preview をクリックします。

      Preview をクリックすると、Report Routing Utilization ダイアログボックスが開いている限り、使用状況のヒートマップが表示されます。

      ヒートマップは、ダイアログボックスを閉じるとレポートとして保持されません。

      配線の使用状況をすばやく確認したい場合は、Preview をクリックします。レポートを永続的に生成することなくダイアログボックスをキャンセルすることができます。

    • OKをクリックします。

      OK をクリックすると、選択および選択解除が可能な永続的な Chip Planner レポートとして使用状況のヒートマップが生成されます。

      永続的なヒートマップ・レポートは、Chip Planner セッション中に配線の利用状況レポートを複数回確認したい場合に便利です。

  3. 特定のリソースに対する輻輳を表示する配線の利用状況タイプを変更します。
    リソースタイプ レポートの説明
    ホットスポットの配線 (デフォルト) 最大の輻輳に関連付けられたワイヤータイプに関係なく、デバイスの各位置における最大の輻輳が組み合わせられたヒートマップを表示します。

    このリソースタイプのレポートを使用して、配線使用率が高いデバイスのエリアをすべて迅速に特定します。
    個々のワイヤータイプ 個々のワイヤータイプを選択して、各ワイヤータイプに関連する配線の輻輳の混雑度を把握します。
    長いワイヤー

    最も長いワイヤータイプの輻輳エリアは多くの場合、タイミングがクリティカルなパスと関連しています。

    レジスターが離れた位置に配置されている場合、タイミング要件を満たすために、それらを接続するために長いワイヤーが必要となります。

    デザインの一部が十分にパイプライン化されていない場合、長いワイヤーは短いワイヤーよりも少ないため、すぐに使い果たされる傾向があります。
    短いワイヤー 短いワイヤーの場合、その数が多いため、輻輳エリアは一般的ではありません。しかし、短いワイヤーでの輻輳エリアは、高度に相互接続されたロジックや、デバイスの極めて高い利用率のエリアを示すことがあります。
  4. Threshold percentage のスライダーを調整し、輻輳のしきい値レベルを変更します。

    分析を目的とした Threshold percentage の範囲は、最初は 90% から 95% にすると良いでしょう。使用率がしきい値よりも低い場合 (使用状況のレポートでピンク色のエリアがない場合) 、タイミング障害の原因が配線の輻輳であることはほぼありません。

    配線の使用状況が高いエリアが必ずしもタイミング障害と相関するわけではありませんが、タイミング障害がある場合には確認するべきエリアです。



    デフォルト設定では、輻輳が 0% のエリアは濃い青色、100% であれば赤色で表示されます。

輻輳マップは、配線の輻輳を緩和するためにフロアプランや RTL の調整が必要かどうかを評価するのに役立ちます。輻輳マップは、ロジックリソースを色付けしてリソース利用を視覚化し、濃い色が高い配線リソースの使用を示します。Report Routing Utilization ダイアログボックスで設定された指定のしきい値を超えるエリアはピンク色で強調表示され、配線が過度に使用されているエリアを示します。


配線リソースの不足の可能性を特定するには、Routing Utilization Settings ダイアログボックスのドロップダウン・リストから、配線それぞれの相互接続タイプを個別に検査します。通常、ピーク相互接続使用率が 75％ を超える、または平均相互接続使用率が 60％ を超える場合、デザインを収容する上での課題を示唆している可能性があります。さらに、ピーク相互接続使用率が 90％ を超える、または平均相互接続使用率が 75％ を超える場合、フィッティングの問題に遭遇するリスクが高まっていることを示しています。


セクションの内容
配線の輻輳があるエリア
HDL コーディング・スタイルが原因の輻輳

関連情報
レベル 2 の表題