DFX(DynamicFunction eXchange,動態功能切換,就是之前的部分可重配置)技術極大地提高了Xilinx FPGA芯片的靈活性。借助此技術,用戶可以加載不同的應用,可以對已布署的系統進行部分升級,還可以有效降低功耗。
同時,DFX對于團隊設計也是有益的:可以將設計分割為不同的部分由不同的工程師完成。然而,DFX對設計流程有嚴格的要求,這往往導致Vivado較長的編譯時間,且使得多用戶環境面臨較大挑戰。
這是因為該流程要求在編譯動態區時需要提供完整的鎖定的靜態區image文件(.dcp文件)。若靜態區設計中包含收費IP,對于動態區的工程師而言若其使用的環境下沒有該IP的license,就會導致Vivado無法編譯。Abstract Shell技術應運而生,很好地解決了這些技術痛點。
Abstract Shell是什么?標準的DFX流程需要多個步驟完成整個設計的布局布線。其中第一步需要對靜態區+f1+g1進行編譯。這里f1/f2/f3稱為動態區RP(Reconfigurable Partition)對應的RM(Reconfigurable Module)。g1/g2/g3則是另外一個動態區RP對應的RM。
第一步的一個重要作用是生成靜態區的image文件(布線后的網表文件.dcp)。在后續步驟對其他RM編譯時需要用到此image文件,例如編譯f2+g2的組合時,需要提供第一步的靜態區image文件,從而形成靜態區+f2+g2的組合。即使f2+g2是很小的模塊,也必須提供完整的靜態區image文件,且不允許用戶對這個image文件做任何修改。
Abstract Shell流程打破了這一規則。本質上,Abstract Shell是靜態區image文件的裁剪版,是后續對新的RM進行編譯并生成相應的部分位流文件所需的靜態區image文件最小版本。這個最小版本不僅包含了RP的接口。
還包含了RP的約束信息(Pblock)、布線信息、邊界的時序信息,以確保RM不會使用已經被靜態區消耗的資源。如下圖所示,圖中左側顯示了完整的靜態區image文件,右側則是Abstract Shell版本。兩者的差異還是很明顯的。
同時,Abstract Shell版本還去除了需要license的IP以及具有專利的設計部分。
Abstract Shell帶來的好處
Abstract Shell版本的image文件比全版本的image文件小了很多,從而,編譯新的RM時可有效縮減編譯時間、降低內存開銷。
對于包含多個RP的設計,可同時并行對所有RM進行編譯,從而,加速設計進程。
對于多用戶設計而言,設計的安全性得到了保證。因為大部分信息已經從Abstract Shell版本中移除。同時所有需要license的收費IP也不會被包含在Abstract Shell版本中,這意味著在Abstract Shell流程中不會再檢查license信息。
綜上所述,Abstract Shell的內容取決于兩個因素:
RP的布局信息(由Pblock約束管理)
RP與靜態區的連接關系
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原文標題:Abstract Shell流程分析(1)
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