三个对分析编译时间非常有效的Tcl脚本

针对特定的设计，就编译时间而言，我们要分析时间都消耗在哪些环节从而有针对性的缩短编译时间。通常，时间可能花费在加载约束上，也可能花费在某个子步骤如布局。有时面对的情况是同一设计在不同Vivado版本上运行时间出现较大差异。

report_constraints

我们先来介绍第一个命令：report_constraints。运行该命令之前需要先在Vivado Tcl Console中执行如下命令：

source report_constraints.tcl

同时最好将该脚本与待分析的dcp放置在同一目录下，这样在读取dcp时就只用提供当前工作目录即可。另外，需要注意的是report_constraints只能在Linux系统下运行。report_constraints可报告出设计中所用到的约束的种类（包括时序约束也包括非时序约束）、数量以及有效性。

通常情况下，Xilinx建议采用如下顺序描述时序约束。除第10条set_bus_skew之外，约束的优先级也是依此顺序的，即1号优先级最低，9号优先级最高。因此，不合理的顺序以及不合理的描述方式会导致一些约束被覆盖，从而造成设计“假收敛”的现象。



对于一个复杂的设计，除了用户约束文件外，还可能会有IP的约束文件，这些约束文件可能在用户约束文件之前被调用（约束文件属性PROCESSING_ORDER为EARLY），也可能在用户约束文件之后被调用（约束文件属性PROCESSING_ORDER为LATE）。report_constraints可报告出所有约束文件所包含的约束。  

案例1：只报告上述10种时序约束的个数

如下图所示（使用report_constraints时需要在添加作用域即tb::）。该报告第1列显示约束类型，第2列显示需要在用户约束之前调用的约束个数，第3列显示用户约束的个数，第4列显示需要在用户之后调用的约束个数，第5列显示和开发板相关的约束个数（当Part选择为开发板时），最后一列显示OOC综合时用到的约束个数。



案例2：报告所有约束及约束用到的命令

通过添加-all选项，report_constratins可报告所有约束（时序约束+非时序约束）的数目以及这些约束用到的Tcl命令的个数，如下图所示。

在Vivado Commands Summary中，可以看到get_cells、get_pins、get_ports以及set_property等命令的使用情况。



案例3：报告约束的具体信息

添加选项-details和-verbose，report_constratins可报告约束的详细信息，如下图所示。


案例4：报告时序画像

选项-timing_graph和-verbose可用于报告时序画像，如下图所示。当Status列由Invalidatetiming变为Required valid timing时，Estimatedupdates加1，这个值越小越好，根据此值可判断约束描述的顺序是否是最优的。

profiler

对Vivado编译时间进行调试时，命令profiler可帮助用户查看特定操作的运行时间，分析指定命令的调用次数，从而确定整体运行时间的瓶颈。profiler命令的具体使用方法如下所示：

profiler add *

profiler start

open_checkpoint top_routed.dcp

profiler stop

profiler summary

profiler summary -log profiler.log

profiler summary -log profiler.csv -csv

生成的csv文件可用excel打开，第一部分内容如下。第一列显示了所执行的命令，倒数第2列（ncalls）显示了该命令被调用的次数，最后一列显示了执行该命令所耗时间占整体运行时间的百分比。



profiler生成报告还能显示前50条最耗时的命令，如下图所示。可用看到除open_checkpoint之外，get_clocks最耗时。



报告的第三部分可以看到设计中Tcl命令的使用情况，如下图所示。图中commands列（最后一列）为Tcl命令，size列为该命令返回的对象的个数，count列为返回同样个数的命令的个数，total列等于size与count的乘积。以第122行get_cells为例，返回120个对象的get_cells有24个，所以总对象个数为120x24即2880。

profiler命令还可用于查看指定命令的运行时间，这对于发现约束中哪些命令最为耗时很有帮助，使用方法如下所示。从生成报告中可以看到get_cells命令共耗时32.984ms。

profiler start

set cells [get_cells

-hier -filter"REF_NAME==FDRE"]

profiler stop

profiler summary



vivadoRuntime

命令vivadoRuntime可用于查看不同策略下每个阶段所消耗的时间，使用方法如下图所示。每个Elapsed列对应1个策略（也就是1个DesignRun）。



使用上述3个命令我们可用快速侦测出约束中耗时的命令以及implementation阶段耗时的子步骤。






审核编辑：刘清