FPGA设计的五个主要任务

 FPGA设计的五个主要任务：逻辑综合、门级映射、整体功能逻辑布局、逻辑资源互连布线，最后生成FPGA的bit流，根据常用的FPGA工具流程，这些任务将可以由不同的工具执行，每个步骤的运行时间比例将有所不同，如下图所示。例如，传统的布局布线流任务都由FPGA供应商提供的软件执行，相对应的布局布线工具，因此运行时间主要在布局布线阶段。

     

随着SoC设计变得更大，需要的FPGA资源也越来越多，时间也会变得更长。例如，大型FPGA芯片如果达到90%利用率，可能需要24小时或更长时间才能完成整个流程；

四分之三的时间都花在布局布线阶段。在进行原型设计时，这种长运行时间可能是一个巨大的代价，EDA工具永远在Shift Left的道路上狂飙就是这个原理，可以帮助客户节省时间是EDA的宗旨。      

言归正状，从长远来看，使用四个FPGA50%利用率的FPGA原型比使用两个75%利用率的FPGA平台要划算，因为节省的迭代时间是非常宝贵的。虽然不是很等价，但由于跨FPGA的资源浪费，所以4片50%利用率也仅仅是估算，读者不必认真推算。          

期望FPGA设计迭代一轮的时间，也就是整个编译加运行时间为数小时而不是数天，这样我们就可以更加多次进行重大的bug的修复，并在一天内看到修复的结果在FPGA原型平台上呈现。事实上，笔者经历过的团队，都习惯于在白天进行bug的修复和RTL的更改，然后在下班后的夜间运行，并在第二天早上上班第一时间看到新的结果，人可以休息，机器绝对不可休息。因此，在这个过程中自动化脚本显得尤为重要。      

项目执行过程中，只要我们认真执行，并在最后得到正常运行的FPGA状态，并且取得了进展，那么长运行时间是可以接受的。最不能忍受的是一些工程师由于粗心的错误，使我们的结果变得无用时，运行时间又特别长，这就非常恼火。      
如果整个系统运行时间很长，不允许这样的迭代周期，那么建议采取一些步骤来取得更好的效果：

1. 添加更多高性能的工作站和FPGA相关软件License：这允许更大的并行处理和运行时任务的平衡。

2. 更低的FPGA资源利用率：将设计重新划分为更多的FPGA。分割可能需要一些时间，多的FPGA可能需要一些投资，但这是一项值得投资的投资。总运行时间可以根据设备的使用水平而变化很大，节省大量运行时间，从而更快的shift left。

3. 放松约束：在设计的不太关键的部分，可以降低时序目标，以减少工具运行时间。布局布线运行时间不仅取决于利用率，其他因素可能会产生更大的影响，包括时序约束、全局时钟数量以及驱动BRAM的时钟数量。基本上，布局布线任务越复杂，运行时间越长。

4. 使用增量编译：一般而言，FPGA综合布局布线都有内置的增量编译选项，执行过程中一定选上这个option，通过不重新处理设计中未更改的部分来减少运行时间。

5. 使用快速流程：一些工具可以选择关闭某些优化步骤，但代价是降低结果质量。  

审核编辑：刘清