Quartus® Prime プロ・エディションのユーザーガイド: パーシャル・リコンフィグレーション

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ID 683834
日付 10/23/2024
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ドキュメント目次
ドキュメント目次 x
1. パーシャル・リコンフィグレーション・デザインの作成 2. パーシャル・リコンフィグレーション・ソリューション IP ユーザーガイド A. Quartus® Prime プロ・エディションのユーザーガイド
1. パーシャル・リコンフィグレーション・デザインの作成 x
1.1. このバージョンの新機能 1.2. パーシャル・リコンフィグレーション用語 1.3. パーシャル・リコンフィグレーション・プロセス・シーケンス 1.4. 内部ホストのパーシャル・リコンフィグレーション 1.5. 外部ホストのパーシャル・リコンフィグレーション 1.6. パーシャル・リコンフィグレーション・デザイン・フロー 1.7. パーシャル・リコンフィグレーション・デザインの考慮事項 1.8. 階層型パーシャル・リコンフィグレーション 1.9. パーシャル・リコンフィグレーション・デザインのタイミング解析 1.10. パーシャル・リコンフィグレーション・デザインのシミュレーション 1.11. パーシャル・リコンフィグレーション・デザインのデバッグ 1.12. パーシャル・リコンフィグレーション・セキュリティー ( Stratix® 10デザイン) 1.13. PRビットストリームの圧縮および暗号化 ( Arria® 10および Cyclone® 10 GXデザイン) 1.14. PRプログラミング・エラーの回避 1.15. PRデザインのバージョン互換コンパイル・データベースのエクスポート 1.16. パーシャル・リコンフィグレーション・デザインの作成の改訂履歴
1.6. パーシャル・リコンフィグレーション・デザイン・フロー x
1.6.1. ステップ 1 : パーシャル・リコンフィグレーションのリソースの特定 1.6.2. ステップ2 : デザイン・パーティションの作成 1.6.3. ステップ 3 : デザインのフロアプラン 1.6.4. ステップ4 : Partial Reconfiguration Controller Intel FPGA IPの追加 1.6.5. ステップ5 : ペルソナの定義 1.6.6. ステップ6 : ペルソナのリビジョンの作成 1.6.7. ステップ7 : ベースリビジョンのコンパイルと静的領域のエクスポート 1.6.8. ステップ8 : PR実装リビジョンのセットアップ 1.6.9. ステップ9 : FPGAデバイスのプログラミング
1.6.3. ステップ 3 : デザインのフロアプラン x
1.6.3.1. フロアプラン制約の段階的適用
1.6.4. ステップ4 : Partial Reconfiguration Controller Intel FPGA IPの追加 x
1.6.4.1. Partial Reconfiguration Controller Intel FPGA IPの追加 1.6.4.2. Partial Reconfiguration Controller Arria® 10/Cyclone 10 FPGA IPの追加
1.6.7. ステップ7 : ベースリビジョンのコンパイルと静的領域のエクスポート x
1.6.7.1. PR ロジック使用率レポートの理解
1.6.9. ステップ9 : FPGAデバイスのプログラミング x
1.6.9.1. PRビットストリーム・ファイルの生成 1.6.9.2. PRビットストリーム・ファイルの生成 1.6.9.3. パーシャル・リコンフィグレーション・ビットストリームの互換性チェック 1.6.9.4. ロウ・バイナリ・プログラミング・ファイル・バイト・シーケンスの送信例 1.6.9.5. 複数の .pmsfファイルをマージして1つの .pmsfファイルを生成する ( Arria® 10および Cyclone® 10 GXデザイン)
1.7. パーシャル・リコンフィグレーション・デザインの考慮事項 x
1.7.1. パーシャル・リコンフィグレーション・デザイン・ガイドライン 1.7.2. PRデザインにおけるタイミング・クロージャーのベストプラクティス 1.7.3. PRファイルの管理 1.7.4. PR領域の初期条件の評価 1.7.5. PR領域に対するラッパーロジックの作成 1.7.6. PR領域に対するフリーズロジックの作成 1.7.7. PR領域レジスターのリセット 1.7.8. PR領域でのグローバル信号の昇格 1.7.9. クロックおよびその他のグローバル配線のプランニング 1.7.10. オンチップメモリーのクロックイネーブルの実装
1.7.3. PRファイルの管理 x
1.7.3.1. 方法1 (推奨) ：各ペルソナに一意のエンティティーおよびファイル名を指定する 1.7.3.2. 方法 2: パラメーター化されたPRペルソナにQSF割り当てを設定する
1.7.8. PR領域でのグローバル信号の昇格 x
1.7.8.1. 行クロック領域境界の表示
1.7.10. オンチップメモリーのクロックイネーブルの実装 x
1.7.10.1. クロック・ゲーティング
1.8. 階層型パーシャル・リコンフィグレーション x
1.8.1. 異なるコンパイルからの親QDBファイルの使用
1.9. パーシャル・リコンフィグレーション・デザインのタイミング解析 x
1.9.1. 集約リビジョンでのタイミング解析の実行
1.10. パーシャル・リコンフィグレーション・デザインのシミュレーション x
1.10.1. パーシャル・リコンフィグレーション・シミュレーション・フロー 1.10.2. PRペルソナ置き換えのシミュレーション
1.10.2. PRペルソナ置き換えのシミュレーション x
1.10.2.1. altera_pr_persona_if モジュール 1.10.2.2. altera_pr_wrapper_mux_out モジュール 1.10.2.3. altera_pr_wrapper_mux_in モジュール
1.11. パーシャル・リコンフィグレーション・デザインのデバッグ x
1.11.1. Signal Tapロジック・アナライザーを使用したPRデザインのデバッグ 1.11.2. Intel Configuration Reset Release Endpoint to Debug Logic IPのインスタンス化
1.12. パーシャル・リコンフィグレーション・セキュリティー ( Stratix® 10デザイン) x
1.12.1. PRビットストリームのセキュリティー検証 ( Stratix® 10デザイン) 1.12.2. PRビットストリーム認証 ( Stratix® 10デザイン) 1.12.3. PRビットストリーム暗号化 ( Stratix® 10デザイン)
1.13. PRビットストリームの圧縮および暗号化 ( Arria® 10および Cyclone® 10 GXデザイン) x
1.13.1. 暗号化PRビットストリームの生成 (インテルArria 10または Cyclone® 10 GXデザイン) 1.13.2. ビットストリームの暗号化および圧縮のClock-to-Data比 （インテルArria 10または Cyclone® 10 GXデザイン) 1.13.3. データ圧縮の比較
1.15. PRデザインのバージョン互換コンパイル・データベースのエクスポート x
1.15.1. PRデザインのバージョン互換データベースのフロー 1.15.2. PRデザインのバージョン互換コンパイル・データベースの生成
2. パーシャル・リコンフィグレーション・ソリューション IP ユーザーガイド x
2.1. 内部および外部PRホスト・コンフィグレーション 2.2. Partial Reconfiguration Controller Intel FPGA IP 2.3. Partial Reconfiguration Controller Intel Arria® 10/Cyclone® 10 FPGA IP 2.4. Partial Reconfiguration External Configuration ControllerIntel FPGA IP 2.5. Partial Reconfiguration Region Controller Intel® FPGA IP 2.6. Avalon® Memory-Mapped Partial Reconfiguration Freeze Bridge IP 2.7. Avalon® Streaming Partial Reconfiguration Freeze Bridge IP 2.8. インテルFPGA IPの生成およびシミュレーション 2.9. Quartus® Prime プロ・エディション ユーザーガイド : パーシャル・リコンフィグレーションのアーカイブ 2.10. パーシャル・リコンフィグレーション・ソリューションIPユーザーガイド 改訂履歴
2.2. Partial Reconfiguration Controller Intel FPGA IP x
2.2.1. メモリーマップ 2.2.2. パラメーター 2.2.3. ポート 2.2.4. タイミング仕様 2.2.5. PRエラーの回復 2.2.6. セキュア・デバイス・マネージャー Firmware Error Reporting
2.2.5. PRエラーの回復 x
2.2.5.1. PR エラー回復のタイミング仕様
2.2.6. セキュア・デバイス・マネージャー Firmware Error Reporting x
2.2.6.1. SDM Firmware Error Reportingのタイミング仕様
2.3. Partial Reconfiguration Controller Intel Arria® 10/Cyclone® 10 FPGA IP x
2.3.1. エージェント・インターフェイス 2.3.2. リコンフィグレーション・シーケンス 2.3.3. 割り込みインターフェイス 2.3.4. パラメーター 2.3.5. ポート 2.3.6. タイミング仕様 2.3.7. PR制御ブロックおよびCRCブロックVerilog HDLの手動インスタンス化 2.3.8. PR制御ブロックおよびCRCブロックのVHDL手動インスタンス化 2.3.9. PR制御ブロック信号 2.3.10. インテルArria 10または Cyclone® 10 GXデザイン向け外部ホストのコンフィグレーション
2.3.4. パラメーター x
2.3.4.1. エラー検出CRCの要件
2.3.8. PR制御ブロックおよびCRCブロックのVHDL手動インスタンス化 x
2.3.8.1. PR制御ブロックおよびCRCブロックのVHDLコンポーネント宣言
2.3.9. PR制御ブロック信号 x
2.3.9.1. PR 制御ブロック信号のタイミング図
2.4. Partial Reconfiguration External Configuration ControllerIntel FPGA IP x
2.4.1. パラメーター 2.4.2. ポート 2.4.3. Partial Reconfiguration External ControllerIntel FPGA IPタイミング仕様 2.4.4. Agilex® 7、 Agilex™ 5、および Stratix® 10デザイン向け外部ホストのコンフィグレーション
2.5. Partial Reconfiguration Region Controller Intel® FPGA IP x
2.5.1. レジスター 2.5.2. パラメーター 2.5.3. ポート
2.6. Avalon® Memory-Mapped Partial Reconfiguration Freeze Bridge IP x
2.6.1. パラメーター 2.6.2. インターフェイス・ポート
2.7. Avalon® Streaming Partial Reconfiguration Freeze Bridge IP x
2.7.1. パラメーター 2.7.2. ポート
2.8. インテルFPGA IPの生成およびシミュレーション x
2.8.1. IPのパラメーターとオプションの指定 ( Quartus® Prime プロ・エディション) 2.8.2. Freeze Bridge更新スクリプトの実行 2.8.3. IPコアの生成された出力 (インテルQuartus Primeプロ・エディション) 2.8.4. Arria® 10および Cyclone® 10 GX PR制御ブロックのシミュレーション・モデル 2.8.5. PRペルソナ・シミュレーション・モデルの生成 2.8.6. セキュア・デバイス・マネージャーのパーシャル・リコンフィグレーション・シミュレーション・モデル
2.8.6. セキュア・デバイス・マネージャーのパーシャル・リコンフィグレーション・シミュレーション・モデル x
2.8.6.1. SDMの監視 2.8.6.2. 未知の出力およびペルソナのアクティベーションのシミュレーション 2.8.6.3. シミュレーションRBFに必要なワードシーケンス
1. パーシャル・リコンフィグレーション・デザインの作成
2. パーシャル・リコンフィグレーション・ソリューション IP ユーザーガイド
A. Quartus® Prime プロ・エディションのユーザーガイド

1.7.2. PRデザインにおけるタイミング・クロージャーのベストプラクティス

PR領域にパーティション境界ポートを使用すると、コンパイラーがパーティション境界を越えてロジックを最適化できないため、タイミング・クロージャーがより困難になります。また、Logic Lock領域を使用すると配置配線における柔軟性が制限される可能性があります。PR領域の境界ポートはすべて登録する必要があります。これらの手順を実行しても、タイミング・クリティカルな事象が発生する場合があります。

PR領域の各ペルソナは、使用するビットや入出力バスが異なる可能性があります。そのため、特定のペルソナでファンアウトがないレジスターや、定数によって駆動されるレジスターを保持することが重要です。ペルソナのコンパイル時に、コンパイラーがそのようなレジスターを最適化しないようにする必要があります。

ベースコンパイルでバスの一部のビットが使用されず、コンパイラーがそれらのビットに対応するレジスターを削除すると、ロジックのタイミングが合わなくなり、望ましくない配置と配線になる可能性があります。これらの未登録のパスを他のペルソナ ロジックで使用すると、それらのパスのタイミングを満たすのが困難となります。ベースコンパイルで未使用のポートレジスターを保持することで、ベースコンパイルでパスのタイミングが調整され、ペルソナコンパイルでのタイミング・クロージャーが容易になります。

PR領域で効率的にレジスターを保持するには、次のガイドラインに従ってください。

  • PR領域内のレジスターのみ保持が必要です。
  • PRベースコンパイルのみレジスターの保持が必要です。
  • ペルソナコンパイルでは、コンパイラーはファンアウトがなく、定数によって駆動されるレジスターを安全に削除できます。
  • 階層PRコンパイルの場合、ベースコンパイルでのみレジスターの保持が必要となります。
  • 入力レジスターに向けてファンアウトのないノードを保持します。
  • 出力レジスターに向けて定数によって駆動されるノードを保持します。
  • PRベースコンパイルに対してのみ属性を割り当てます。ペルソナコンパイルの属性を削除します (パラメーターまたはジェネリック経由のもの)。
  • トップレベルのパラメーターを .qsfで設定します。これは下位の階層に渡されます。

レジスターを保持するには、次のいずれかの合成属性を使用します。

  • ファンアウトがなく、定数によって駆動されるレジスターを保持するには、noprune属性を使用します。 nopruneは、すべての物理最適化もディスエーブルします。
    Verilog: (* noprune *) reg reg1;
VHDL: signal reg1: std_logic; 
      attribute noprune: boolean; 
      attribute noprune of reg1: signal is true;
  • ファンアウトがあるビットでリタイミングを可能にしつつ、ファンアウトがないレジスターを保持するには、 PRESERVE_FANOUT_FREE_NODE ONを altera_attribute として割り当てます。
    Verilog: (* altera_attribute = "-name PRESERVE_FANOUT_FREE_NODE ON" *) \
     reg reg1;
VHDL: signal reg1: stdlogic; 
      attribute altera_attribute : string; 
      attribute altera_attribute of reg1: signal is "-name \
     PRESERVE_FANOUT_FREE_NODE ON";
  • または、 .qsf内で dummy 属性を PRESERVE_FANOUT_FREE_NODE ON アサインメントと使用します。
    Verilog: (* dummy *) reg reg1;
VHDL: signal reg1: std_logic; 
      attribute dummy: boolean; 
      attribute dummy of reg1: signal is true;

    .qsf アサインメント 

    set_instance_assignment -name PRESERVE_FANOUT_FREE_NODE ON \
    -to <hierarchical path to reg1>
  • ドライバーがあるビッドでリタイミングを可能にしつつ、定数によって駆動されるレジスターを保持するには、 preserve_syn_only属性を使用します。
    Verilog: (* preserve_syn_only *) reg reg1;
VHDL: signal reg1: std_logic; 
      attribute preserve_syn_only : boolean; 
      attribute preserve_syn_only of reg1: signal is true;

次の例は、System VerilogとVHDLのパラメーターを使用してPRベースコンパイルで属性を割り当てる方法を示しています。この例には、 base_compile と呼ばれるパラメーターが含まれ、これはPRベースコンパイルに対してのみ true に設定されています。 

System Verilog:
localparam ON_OFF_STRING = base_compile ? "ON": "OFF";
(* altera_attribute = {"-name PRESERVE_FANOUT_FREE_NODE ", ON_OFF_STRING} *)
logic [WIDTH-1:0] pr_input_register;
(* altera_attribute = {"-name PRESERVE_REGISTER_SYN_ONLY ", ON_OFF_STRING} *)
logic [WIDTH-1:0] pr_output_regsiter;

VHDL:
attribute altera_attribute : string;
type attributeStr_type is array(boolean) of string(1 to 35);
constant attributeStr : attributeStr_type := (true => "-name PRESERVE_FANOUT_FREE_NODE ON \
     ", false => "-name PRESERVE_FANOUT_FREE_NODE OFF");
attribute altera_attribute of  <PR input registers> : signal is attributeStr(base_compile);
attribute preserve_syn_only : boolean;
attribute preserve_syn_only of  <PR output registers> : signal is base_compile;
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