AMD Versal自适应SoC器件Advanced Flow概览（下）

XILINX开发者社区 2025-01-23 212

描述

本文作者：AMD 工程师 Grace Sun

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新流程的使用指南

在 AMD Vivado Design Suite 2024.2 版本中，Advanced Flow 自动为所有 AMD Versal 自适应 SoC 器件启用。请注意，Advanced Flow 不支持上一代 7 系列、AMD UltraScale FPGA 和 UltraScale plus 器件。

由于新流程包含在 Vivado 后端布局布线中并集成于用户熟悉的 Vivado IDE，因此 Vivado 前端设计流程没有变化，用户无需学习新的设计环境。IP Integrator，IP 定制和 RTL 开发与旧流程相同。Project 和 non-project 流程以及相关的 Tcl 描述基本保持不变。

下表记录了由于引入 Advanced Flow 而导致的 Implementation 中的一些关键变化。

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尽管整体设计流程不会发生变化，但 Placer Directive 存在显著差异。

与先前 Vivado 版本不同，Advanced Flow 将 Directive列表简化为下图所示的五个：Quick、RuntimeOptimized、Default 和 Explore以及 AggressiveExplore。其中，前四个与以前一致，AggressiveExplore 为新添的 Directive。这些选项为 place_design 命令提供了不同的行为模式，并影响所有布局器阶段。

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Advanced Flow 对 Directive 使用与前相同的选项和语法。例如，place_design -directive AggressiveExplore 以最大的努力运行布局器以满足时序约束，但代价是更长的运行时间。另一方面，选择 Runtime Optimized 会牺牲一些满足时序的努力来换取更快的编译速度。与以前一样，指令在工具设置菜单中可用，可用于创建 Implementation 策略。

Subdirective 是 Advanced Flow 中的新布局选项。此选项提供对布局的不同阶段的更细粒度控制：布局规划（Floorplan）、全局布局（GPlace）和详细布局（DPlace）。与 Directive 互斥使用不同，用户可以同时应用多个Subdirective，这意味着您还可以将多个 Subdirective 与一个 Directive 选项组合起来以进行更广泛的探索。

下面的表格显示了当前支持的 Subdirective 列表及其主要用途。不同的 Subdirective 可以应用于布局的一个或多个阶段。借助 Advanced Flow，这些 Subdirective 可以解锁更多可能性，以探索不同的选项组合，从而增加极具挑战性的设计的时序收敛可能性。这比原始单一的 Directive 选项涵盖了更多的解决方案空间。

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Tcl 用法示例：

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每个 Subdirective 选项都以布局器阶段名称作为前缀，如果适用，后面会跟 high|med|low 的级别值。而有些只需要指定 Subdirective 表示启用此优化，格式如下：

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在此示例中，由于 -directive 选项是 Explore，布局器最初会为 Floorplan、GPlace 和 DPlace 的每个阶段选择 Explore 设置。然后，除了 Explore选项之外，还会应用 Subdirective 选项。对于此示例，在 Floorplan 阶段使用 BalancedSLR 中级，在 GPlace 阶段应用 ReduceCongestion 高级，在 DPlace 阶段使用 ReducePinDensity 高级。

前面提到过，不同的 Subdirective 可以应用于不同的布局阶段，了解每个布局阶段可以应用哪些 Subdirective 非常重要。下图将 Floorplanning，GPlace 和 DPlace 阶段适用的 Subdirective 做了一个梳理：

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在这里，我们看到左侧的三个选项：RuntimeOptimized、ExtraTimingUpdate 和 ExtraTimingOpt 适用于所有布局阶段。

在右侧，我们可以看到哪些选项仅适用于某些阶段。例如，BalancedSLR 只能在布局规划阶段的早期应用，因为它会影响设计的分区方式，后面的阶段就太晚了。此外，像 ReducePinDensity 这样的设置只能在 Detailed Placement 期间应用，因为它涉及在接近尾声阶段对单元布局进行微调。

对于不同 Subdirective 是否需要指定，请参考下表：

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让我们进一步看看旧流程（Standard Flow）的 Directive 如何映射到 Advanced Flow 中与其等效的 Subdirective。

如前所述，Versal 的 Advanced Flow 支持熟悉的 Default、Explore、RuntimeOptimized 和 Quick directive。

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许多 Standard Flow Directive 可以使用 Subdirective 和其他布局器选项转换为 Advanced Flow。一个简单的例子是“EarlyBlockPlacement”，它直接映射到 Subdirective“Gplace.EarlyBlockPlacement”。

某些指令（如 Alt Spread Logic）需要更复杂的转换，Alt Spread Logic 映射到所有布局器阶段的多个子指令。

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在某些情况下，Directive 被其他选项替换。Extra net delay high 和 Extra net delay low 分别被新的 Advanced Flow place_design 选项替换，该选项具有类似的名称 net_delay_weight，取值 high 和 low。一个主要优点是，与额外的 -direcvite ExtraNetDelay 不同，-net_delay_weight可以与其他 Directive 和 Subdirective 一起使用，从而解锁更多可能的组合。

另外，并非所有指令都可以转换为 Advanced Flow 等效选项，如不支持的表格中所示。

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使用 Advanced Flow placer directive 实现时序收敛，请参考以下的推荐方法。

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在第一组运行中，尝试三个基本 Directive：Default、Explore 和 AggressiveExplore，看看是否有任何 Directive 符合时序要求。

如果时序要求不满足，请使用 Run #1 中性能最佳的 directive，并与图中所示的几个关键 Subdirective 相结合。

如果第二组运行仍未产生时序收敛结果，请采用 Run #2 中性能最佳的组合，并应用如 Run #3 中所示的其他Subdirective。

这种有条不紊的方法比简单地迭代整个 Directive 和 Subdirective 集合更有效，后者在编译时间和计算资源方面成本极高。

请务必记住，Advanced Flow 不能替代良好的设计方法，检查方法违规行为（report_methodology）也很重要，因为这些违规行为可能会导致时序收敛障碍。

旧版本的 AMD Versal 自适应 SoC 设计移植

所有 AMD Versal 自适应 SoC 工程升级到 2024.2 时，都需要切换到 Advanced Flow。如果您有一个 2024.1 Versal 的 AMD Vivado Design Suite 工程，在 2024.2 中打开此工程时，您将看到一个对话框，指示必须升级工程。

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假设您已查看流程中的关键更改（例如 Intelligent Design Runs 和 Incremental compile 流程还不支持），并同意升级到 2024.2，最好先存档您的项目或设计，因为此迁移不可逆，工具将重置所有的 Implementation run 并将选项设置为 Advanced Flow 布局和布线。

关于工程的 Implementation 策略，需要遵循一些实施指南：

为了便于项目流程迁移，大多数策略都直接在 Advanced Flow 中受支持，如前所述，布局器 Directive 映射到其等效的 Advanced Flow directive、subdirective 和布局器选项。

遇到不受支持的策略时，Vivado 会生成警告消息，并在选择默认策略后继续。

用户自定义的策略无法自动转换为其 Advanced Flow 等效策略，而是映射到默认策略。

可以使用新的布局器subdirective和选项创建新的用户定义策略。策略编辑器完全支持 Advanced Flow。

如果使用 Tcl 命令的方式打开工程，设计将自动升级，并且消息将回显到 Tcl 控制台，通知您进度以及配置的选项和策略。DCP 文件也需要升级。如果您将 place_design 之前的 DCP 添加到项目中，或者单独打开 DCP，则 DCP 将在内存中自动读取和升级。如果 DCP 是 place_design 完成后的，这将导致错误情况，因为 DCP 中保存的现有布局和布线数据库与 Advanced Flow 不兼容。

在使用 non-project 模式的情况下，用户可以自己管理源文件和设计过程。在执行 non-project Tcl 脚本期间，布局和布线过程中会出现一些含有“Advanced Flow”的 INFO 信息。

由于 Advanced Flow 仅适用于 Versal，因此非 Versal 项目不受此更改的影响。此外，如果您有一个 2024.1 设计，并且已经在使用 Advanced Flow 的 Early Access 版本，则应该也不会受到任何影响。

总结

本文介绍了 AMD Versal 自适应 SoC 的 Advanced Flow，这是 AMD Vivado Design Suite 2024.2 版本提供的一套新的布局布线功能。

Advanced Flow 采用改进的架构，可以更好地并行编译分区，并采用新算法来减少布线拥塞，更好地处理具有大量全局时钟的复杂设计布局。

这些改进缩短了整体设计周期，使您能够在更短的时间内完成时序收敛，提高设计效率。

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