Vivado的Implementation都包含哪些步骤？

作者：张大侠，文章来源：傅里叶的猫微信公众号

Vivado的Implementation主要有三大步：

opt_design，会生成opt_desgin.dcp

place_design，会生成place_design.dcp

route_design，会生成route_design.dcp

如果再详细一点：

opt_design

在这一步，Vivado会对综合后的网表文件做一些优化，删除一些无用的或者Vivado认为可以冗余的逻辑，但如果代码中使用了DONT_TOUCH 和MARK_DEBUG，在此步骤就不会被优化掉。

power_opt_design

这一步可以在opt_design后执行，也可以在place_design后执行，该步骤主要是用Xilinx的智能门控时钟方案来减少FPGA设计中的动态功耗，但并不会改变时钟和逻辑的设计。

place_design

在布局时，Vivado的布局器会优先考虑下面三点：

Timing Slace

Wirelength

Congestion

在布局之前，Vivado会进行DRC检查。但比较扯淡的是，如果DRC发现错误，很多情况下，下面的步骤并不会停止，直到生成bit文件时才报错，会让工程师误以为这一步没有问题。

phys_opt_design

该步骤主要进行的优化如下：

对于高扇出的网络，如果在WNS的10%内具有负的裕量，则会考虑复制以降低高扇出；

对于临近的负载进行聚合，并为每个负载的集合复制一个驱动；

重新分析时序，如果时序有优化则会改动逻辑部分；

继续分析是否有高扇出，如果还有，则继续复制电路以降低高扇出。

route_design

Vivado的router有两种工作模式：

Normal模式，这是最常用也是默认的模式，在该模式下，布局器会以增量编译的方式对读入的文件进行布局，如果文件已经进行了部分布局，那么布局器会在此基础上继续布局，而不是从头开始。

Re-Entrant模式，当我们要跑多个routing且各个routing之间有关联操作时使用该模式。如果是非Re-Entrant模式，布局器执行完成后，会清除内存空间，每次开始的时候都需要初始化。

  Vivado会优先对全局资源进行布线，比如时钟、复位、I/O和其他专用资源；接下来就是根据时序的紧张程度进行布线，优先布线时序紧张的路径。

  这里需要注意的是，在某些手动锁定的布线约束下，router通常无法对某些信号进行最佳布线，这往往是因为时序约束不规范导致的。如果我们仔细观察那些不是最优路径的网络，我们会发现问题经常出在时序约束上。

  所以最好的方式就是在routing之前，查看place_design的时序报告，检查时序约束是否正确。所以对于大型工程，采用non-project方式可能更好一些，因为project模式下，我们直接点击Implementation就可以执行完所有的步骤了，往往中间的结果我们也不会很在意。