Внутренний сигнал FPGA с большой нагрузкой, Как это корректно реализуется? Опции

[Волощенко]

1. Если один и тот же внутренний сигнал используется во многих логических узлах, т.е. имеет большую (многочисленную и разветвленную) нагрузку, то стоит ли самому заботиться о том, чтобы этот сигнал разгрузить, делая, например, каскады буферных повторителей (или вводя вспомогательные сигналы), или система проектирования сама выполняет это за нас?
2. Есть ли особенности по этой части для систем MAX+plus II, Quartus II и Xilinx ISE?
Понятно, что чипы имеют глобальные входы, но речь не о них, а о простых внутренних сигналах. Просто просматривая документацию, не встречал ни разу каких либо соображений по этому вопросу.
Спасибо за ответ.

[DSIoffe]

Констрейн в синтезаторе max_fanout

Во-во, пожалуйста, я давно хотел понять: что можно получить из такого констрейна? А заодно и вообще из информации о разветвлённости выходного сигнала какой-либо ячейки? А входного?

[andrew_b]

Во-во, пожалуйста, я давно хотел понять: что можно получить из такого констрейна? А заодно и вообще из информации о разветвлённости выходного сигнала какой-либо ячейки? А входного?

Что такое "разветвленность входного сигнала" и зачем она нужна?. Про выходной я расскажу.

Пример из живого проекта. ПЛИС - Спартан-3. Синтез - Synplify.
Ставим fanout_limit = 100. В логе появляются строчки:

pin:Q inst:map_frame_descr_gen.dmmisccnt[1] of UNILIB.FDCPE(PRIM) - loads: 102, segments 2, replicating source
pin:Q inst:map_frame_descr_gen.dmmisccnt[2] of UNILIB.FDCPE(PRIM) - loads: 105, segments 2, replicating source
Added 2 Registers via replication

Увеличиваем fanout_limit do 200, и ничего подобного нет. Но в этом месте это не критично. Критично оказалось в другом.

Тот же проект. Есть интерфейс с DSP TI320C6416 по EMIF. Интерфейс синхронный, 100 МГц. Шина данных -- 32 разряда, шина адреса -- 20 разрядов.
В FPGA реализовано несколько десятков регистров с режимом доступа "чтение/запись", некоторые -- "только чтение", многие из регистров 32-разрядные. Сами понимаете, мультиплексор, объединяющий все регистры в выходную шину данных, получается неслабый. Поэтому он сделан multi-cycle. Задан констрейн от начала этого multi-cycle-пути (clock enable -- выход триггера) до его конца (другой clock enable -- выход другого триггера). Но поскольку конечная точка -- это несколько сотен триггеров (нескольско сотен --- это больше, чем установленный fanout), то синтезатор размножил триггер, формирующий clock enable для конечной точки и, естественно, дал этому новому триггеру какое-то заранее неизвестное имя. Раз имя другое, то констрейн на этот сигнал не распространяется. Получается, что часть мультиплексора обконстрейнена, часть нет. В результате тайминги не сходятся. То, что легко укладывается в 2 такта частоты EMIF (20 нс), par пытается уложить в один (10 нс) и у него не получается.
Увеличиваем fanout до такого значения, чтобы покрывался весь мультиплексор, и все со свистом разводится.

[dxp]

Пример из живого проекта. ПЛИС - Спартан-3. Синтез - Synplify.
Ставим fanout_limit = 100. В логе появляются строчки:

pin:Q inst:map_frame_descr_gen.dmmisccnt[1] of UNILIB.FDCPE(PRIM) - loads: 102, segments 2, replicating source
pin:Q inst:map_frame_descr_gen.dmmisccnt[2] of UNILIB.FDCPE(PRIM) - loads: 105, segments 2, replicating source
Added 2 Registers via replication

Увеличиваем fanout_limit do 200, и ничего подобного нет. Но в этом месте это не критично. Критично оказалось в другом.

На что влияет констрейн понятно. Не понятно, зачем было вообще его задавать? Без него фанаут чему равен? Вроде, если не задан, то не ограничен.

синтезатор размножил триггер, формирующий clock enable для конечной точки и, естественно, дал этому новому триггеру какое-то заранее неизвестное имя. Раз имя другое, то констрейн на этот сигнал не распространяется. Получается, что часть мультиплексора обконстрейнена, часть нет. В результате тайминги не сходятся. То, что легко укладывается в 2 такта частоты EMIF (20 нс), par пытается уложить в один (10 нс) и у него не получается.
Увеличиваем fanout до такого значения, чтобы покрывался весь мультиплексор, и все со свистом разводится.

Вот и вопрос - зачем задавать было фанаут? Без него бы сразу все развелось. Или в чем тут подводный камень?

[andrew_b]

На что влияет констрейн понятно. Не понятно, зачем было вообще его задавать? Без него фанаут чему равен? Вроде, если не задан, то не ограничен.

В Synplify он всегда чему-то равен. По умолчанию -- 100. В XST для Сапртан-3 -- 200 (upd: даже 500). В Квартусе -- не помню, может, и не ограничено.

Не очень понял пример с "clock enable"

В аттаче... Немного утрировано, но я думаю, идея понятна. Верхняя картинка -- это как написано. Нижняя -- то, что получалось после синтеза с недостаточным fanout. После увеличения fanout после синтеза стало как на первой картинке.

использование всяческих "clock enable" является порочной практикой изначально (gated clock)

Не понял. Какой-такой gated clock?

Прикрепленные файлы

 multi_cycle.pdf ( 24.31 килобайт ) Кол-во скачиваний: 267