インプリメンテーション
ここでは、インプリメンテーションで利用できる Vivado™ ML の機能について簡単に説明します。タブをクリックすると、各機能の説明を表示できます。
Vivado インプリメンテーションは、AMD デバイス用の配置配線ツールであり、合成済みネットリストからビットストリームやデバイス イメージを生成します。これにより、最小規模の MPSoC から、最大規模のモノリシック デバイスや数百万個のロジック セルを含む SSIT (スタックド シリコン インターコネクト テクノロジ) デバイスまで、あらゆるサイズのプラットフォームおよびカスタム デザインを構築できます。Vivado インプリメンテーションは、機械学習の予測機能でガイドされ、最先端のパーティショニング、配置、および配線アルゴリズムで実行されます。ML モデルを適用することで、配線の遅延や密集度を正確に見積もり、短時間でより高い QoR (結果の品質) を達成できます。ザイリンクス デザイン制約 (XDC) ファイルを使用して性能、リソース使用量、消費電力の目標デザインを達成し、Vivado プロジェクトや Tcl スクリプト内でデザインが合成されます。
インプリメンテーションは、簡単操作のプッシュボタン モードから、性能要求が厳しいデザインに対応する高度にカスタマイズされた Tcl スクリプトまで、あらゆる操作モードをサポートしています。配置前、配置後、配線後など、任意のコンパイル ステージでタイミング、使用率、消費電力、その他デザインの品質を評価する詳細な解析を実行できます。デザインのデータベースは、デザイン チェックポイント (DCP) ファイルを使用して任意のコンパイル ステージを保存/復元でき、これらを可視化して必要に応じて制約を適用することも可能です。
インプリメンテーションには次のプロセスが含まれます。
デザイン解析は、インプリメンテーションのどの段階でも実行できます。主な解析機能は次のとおりです。
Vivado インプリメンテーションでは、プッシュボタン操作の簡単なフローから、異なるコンパイル ストラテジを使用して模索したり、タイミング要件が厳しいデザインでは反復実行できる、あらゆるレベルのフローに対応します。
インプリメンテーション..
Vivado 論理合成は、すべての AMD デバイスを対象とするデザイン作成ツールであり、最適なプラットフォーム、IP、カスタム デザインを作成できます。論理合成は、SystemVerilog、VHDL、Verilog で記述された RTL (レジスタ転送レベル) デザインを、ダウンストリーム インプリメンテーション用にライブラリ セルの合成済みネットリストに変換します。合成はターゲット テクノロジを認識するため、専用のシリコン構造 (LUTRAM、ブロック RAM、シフト レジスタ、 加算器/減算器、DSP ブロック) に直接マップする RTL 記述から関数を推論できます。デザインの目標を達成するために属性、ツール オプション、AMD デザイン制約 (XDC) を使用して、合成結果が出力されます。論理合成は Vivado プロジェクトや Tcl スクリプト内で動作し、高位合成や IP インテグレーターなど、RTL 記述を生成するその他の高位設計手法のための強固な基盤を提供します。
論理合成には、コンパイル時間を短縮するために機械学習を導入しました。ML モデルは、デザインのあらゆる部分に対して合成の最適化を予測することで、全体的な効率を向上させます。
論理合成では、業界標準に準拠した最新の合成可能な構造をサポートしています。
エラボレート済みデザインの回路図を使用することで HDL 記述を可視化でき、関連する HDL ソース コードにクロスプローブできます。
論理合成は、推論と最適化のすべての側面を制御します。次の割り当てが可能です。
制御の種類:
Vivado 論理合成は、プッシュボタン操作の簡単なフローから、異なるコンパイル ストラテジを使用して模索するフローまであらゆるレベルのカスタマイズをサポートします。
論理合成
Vivado 環境で UltraFast 設計手法を使用することで、適切な制約を定義し、ツールを起動して正しく結果を分析できるため、全体的な生産性を向上させることができます。UltraFast 設計手法とは、Vivado エキスパートたちが長年培ってきた経験と、ツールやテクノロジを駆使したカスタマー デザインのデザイン クロージャ成功事例に基づいた最善の設計ガイドラインです。
UltraFast については、以下のユーザー ガイドで詳しく説明しています。
UltraFast 設計手法ガイドラインに従った設計をサポートするため、Vivado には UltraFast 設計手法レポートが組み込まれています。Vivado プロジェクトに対応するレポートがデフォルトで生成されるため、資料を一切読まずに UltraFast の機能を最大限に活用できます。Report Methodology 機能によって、現デザインで検出された設計手法の違反リストが生成され、これらはすぐに確認できるようにカテゴリ別と重要度別に分類されます。設計手法の違反内容を確認して対処することで、インプリメンテーション プロセスを進めることができ、最短時間でデザイン クロージャを達成できる可能性が高くなります。容認できると判断された違反については、今後レポートされないように無効化できます。
UltraFast 設計手法の重要な項目の一つに、完全かつ正確な制約を指定することがあります。タイミング制約ウィザード (TCW) では、タイミング制約を分析し、不足している制約を補ったり、正しくない制約を修正するための手順ガイドを提供します。完全な制約は、制約が適用されていないタイミング パスに起因するハードウェアのバグの発生を低減できる一方で、無効な制約は、間違ったタイミング クリティカリティへとコンパイル プロセスをミスリードする可能性があります。
正確な電力解析には、正確な電力制約が不可欠です。消費電力制約アドバイザーは、デザインのスイッチング アクティビティを分析し、不適切な指定が疑われる部分をピンポイントで特定し、ターンキー XDC 電力制約ファイルを生成し、適切な解析が可能になります。Vivado の電力レポートにも、電力制約の詳細として低/中/高品質を示す信頼性レベルが含まれ、電力制約の完成度をフィードバックします。信頼性レベルが「高」の場合は、最も正確な電力解析が可能になり、これはハードウェアの測定値に近いものになります。
Vivado 用の UltraFast 設計手法には、タイミング クロージャを自動化する独自のアプローチがあります。ベスト プラクティス以外にも、Vivado エキスパートたちは最も困難なデザインのクロージャを達成し、あらゆるソリューションを蓄積してきました。これらのソリューションは、UltraFast 設計手法のタイミング クロージャ ガイドで説明されているように、プロシージャ形式になりがちですが、Vivado の自動化されたタイミング クロージャは、さらに進化しており、特定のタイミング エラーに対応してこれらのステップを実行し、問題ごとにターンキー ソリューションを生成します。これらのソリューションは、ツール レポートを確認してソリューションを作成し、各ソリューションをコンパイルして結果確認した後、タイミング クロージャを達成するまで反復実行を繰り返すといった時間のかかるマニュアル プロセスが不要になるため、すべてのレベルのハードウェア設計者に大きなメリットをもたらします。
RQA (Report QoR Assessment) 機能は、デザインがタイミング目標を満たす可能性を予測します。可能性の度合いを示す 1 ~ 5 のシンプルなスコアが表示され、1 が最も可能性が低く、5 が最も可能性が高いことを示します。評価スコアのほかにも、RQA はスコアの原因となる問題の種類、手法違反のサマリ、また低いスコアを改善するための次のステップの提案を示します。RQA 機能をコンパイル プロセスの早い段階で実行することで、コンパイルを続行するか、またはコンパイルが成功する可能性が極めて低い場合には無駄な労力を回避する判断が可能になります。
Report QoR Suggestion (RQS) 機能は、Vivado におけるタイミング クロージャ自動化の基盤となるものです。RQS の中心は分析エンジンで、現在のコンパイルの実行で最もクリティカルなパスを修正するための提案を生成します。提案は、Vivado 固有のオブジェクト タイプであり、元のタイミング クロージャ問題を回避するために、デザインを別の方法でどのようにコンパイルするかをコントロールしますこれらの提案は、後続のコンパイル実行時に適用され、Vivado は適切なコンパイル ステージでそれぞれの提案に従うため、ユーザーが介入する必要はありません。RQS は、コンパイルの実行を繰り返し、最短でタイミングを満たす必要がある場合に有効です。また、プロジェクト モードと非プロジェクト モードの両方をサポートしています。
タイミング要件が厳しいデザインでは、デザインを模索することが一般的であり、多くのコンパイル ストラテジが同時に実行されます。場合によっては、ストラテジ数が 20 以上になることもあり、デザインの反復実行が非常に長くなり、演算リソースに大きな負担がかかります。Vivado は、機械学習を導入し、すべてのストラテジの中から可能性の高い上位 3 つのコンパイル ストラテジを予測します。最適なストラテジを予測するために使用する ML モデルは、Vivado のあらかじめ定義されているストラテジだけでなく、数十種類のカスタム ストラテジとコマンド オプションから選択できます。最大 3 つのストラテジに絞ることで、ソリューション空間が縮小し、計算リソースの負担も軽減します。その結果、デザインの反復作業が効率化し、時間を大幅に短縮できます。
ML ストラテジの予測は、Report QoR Suggestions 機能で生成されます。
IDR は、手動による介入を最小限に抑えたタイミング クロージャのためのプッシュボタン フローです。ルールベースと機械学習 (ML) ベースの機能を活用することでインテリジェントな実装が可能になります。
この機能は 10 万以上のデザインのトレーニング データに基づく 60 以上のカスタム ストラテジを活用する ML ベースのストラテジ予測を使用します。
IDR では次の機能も活用します。
IDR は、AMD の UltraScale™、UltraScale+™、および Versal™ デバイスでサポートされています。
36 個のカスタマー デザインに対して、手動フローと IDR フローを両方を実行した場合のベンチマーク結果を示しています。これらの 36 個のデザインでは、IDR フローを実行した方が WNS が平均 10% 向上しました。
48 個の Versal アダプティブ カスタマー デザインに対して、手動フローと IDR フローを両方を実行した場合のベンチマーク結果を示しています。これらの 48 個のデザインでは、IDR フローを実行した方が WNS が平均 5% 向上しました。
デサインの最適化は QoR 推奨項目に基づいて実行され、タイミングに問題があるデザインのインプリメンテーションを実行する際に開始されます。各インプリメンテーションの実行には、ML 解析に基づいた推奨事項が生成され、それらが適用されます。
ツール オプションの検討では、異なるツール オプションから最大の QoR (結果の品質) を得ることが目標です。このステージでは、ML ストラテジを使用する 3 つのインプリメンテーション ランが使用されます。
ラスト マイル タイミング クロージャでは、致命的なタイミング問題を解消することに重点が置かれます。このステージは、タイミング クロージャ モードのインクリメンタル インプリメンテーション、インクリメンタルな QoR 推奨項目を利用して実行されます。
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