賽靈思 Vivado 設計套件震撼登場 針對未來十年的 “All Programmable”器件的顛覆之作
2012-04-25 09:51:47 本站原創
圖1：與其它 FPGA 工具相比，Vivado 設計套件能夠以更快的速度、更優異的質量完成各種規模的設計
為展現這種優勢，賽靈思在 ISE設計套件和 Vivado 設計套件中用按鍵式流程方式同時運行針對賽靈思 Zynq-7000 EPP 仿真平臺開發的原始 RTL，同時將每種工具指向賽靈思世界最大容量的 FPGA 器件——采用堆疊硅片互聯技術的 Virtex-7 2000T FPGA。這樣 Vivado 設計套件的布局布線引擎僅耗時 5 個小時就完成了 120 萬邏輯單元的布局，而 ISE 設計套件則耗時長達 13 個小時（圖2）。而且采用 Vivado 設計套件實現的設計擁塞明顯降低（設計中顯示為灰色和黃色的部分），器件占用面積較小，這說明總體走線長度縮短。Vivado 設計套件實現方案還體現出更出色的內存編譯效率，僅用9GB就實現設計要求的內存，而 ISE 設計套件則用了 16GB。
Feist 表示：“從本質上來說， 你看到的就是 Vivado 設計套件在滿足所有約束條件下，實現整個設計只需占用 3/4 的器件資源。這意味著用戶可以為自己的設計添加更多的邏輯功能和片上存儲器，甚至可以采用更小型的器件。”
圖 2：Vivado 設計套件的多維分析算法可創建專門針對最佳時序、擁塞和走線長度（而不僅僅只是針對最佳時序）優化的布局。
功耗優化和分析
當今時代， 功耗是FPGA設計中最關鍵的環節之一。因此，Vivado設計套件的重點就是專注于利用先進的功耗優化技術，為用戶的設計提供更大的功耗降低優勢。“我們在技術上采用了目前在ASIC工具套件中可以見到的先進的時鐘門控制技術，通過該技術可以擁有設計邏輯分析的功能，同時消除不必要的翻轉”Feist表示 “具體來說，新的技術側重于翻轉因子 ‘alpha’，它能夠降低30%的動態功耗”Feist說，賽靈思去年在ISE設計套件中開始應用該技術， 并一直沿用至今。 Vivado將繼續加強這一技術的應用。
此外，有了這一新的可擴展的數據共享模型，用戶可以在設計流程的每一個階段得到功耗的估值，從而可以在問題發展的前期就能預先進行分析， 從而能夠在設計流程中，先行解決問題。
簡化工程變更單（ECO）
增量流量讓快速處理小的設計更改成為可能，每次更改后只需重新實現設計的一小部分，使迭代速度更快。它們還能在每個增量變化之后實現性能的表現，從而無需多個設計迭代。為此，Vivado設計套件還包括對一個流行的ISE FPGA編輯器工具的新的擴展，稱為Vivado器件編輯器。Feist說，在一個布局布線設計上使用Vivado器件編輯器，設計師現在有能力去做移動單元， 重新布線， 連接一個寄存器輸出作為調試管腳， 修改DCM或者查找表（LUT）的參數的工程變更單（ECO）——在設計周期的后期，無需通過返回設計重新綜合和實現。他說，目前行業沒有任何其他FPGA設計環境可以提供這種級別的靈活性。
基于業界標準而打造
四年半前，當賽靈思開始從頭打造Vivado設計套件的時候，架構打造的首要任務，就是用標準的設計環境代替專有格式。致力于打造一個開放的環境，讓客戶能夠用 EDA 工具和第三方 IP 進行擴展。例如，Vivado 設計套件可支持 SDC（Synopsys 設計約束）、ARM AMBA AXI 4 IP互聯標準、IP-XACT IP封裝和交付標準，并且在新環境中提供了強大的互動 TCL 腳本功能。。
流程自動化，非流程強制化
在 Vivado 設計套件構建過程中，賽靈思工具團隊遵循這樣的原則“自動化設計方式，不強制設計方式”。Feist 說：“不管用戶用 C、C++、SystemC、VHDL、Verilog、System Verilog、MATLAB 還是 Simulink 開始編程，也不管他們用的是我們的 IP 還是第三方的 IP，我們提供了一種實現所有流程自動化，幫助客戶提高生產力的方法。我們還充分考慮到我們的用戶的各種技能水平和偏好，既能滿足需要全按鍵式流程的客戶的要求，也能滿足在設計流程的每一步都進行分析的客戶的要求，甚至還能滿足那些認為用 GUI 的是低手，喜歡用 TCL 以命令行或批處理模式完成全部設計流程的客戶的要求。用戶能夠根據自己的特定需求，選用套件功能。”
為進一步增強所有用戶的設計體驗，賽靈思在 Vivado 設計套件中加入了某些奇妙的新功能，同時為深受客戶贊譽的 FPGA 編輯器增加了芯片編輯器功能。
