AMD FPGA设计优化宝典笔记（3）控制集

控制集

1 控制集的个数要求

控制集 control set：因为 7 系列 FPGA，一个 slice 只能有一种控制集（触发器的使用方式 比如有复位/有时钟使能等等），多了就会分布到不同的 slice 里， 所以代码尽量统一触发器的控制集使用方式，不要超限制（xilinx 给出的比例是尽量小于总控制集个数的 7.5%）。合理的使用举例，总控制集数769个，用了37个，比例是4.8%，这是用tcl指令看的。

2 降低控制集个数的方法

有多种方法可以降低控制集。
从代码风格的角度看，方法1：只有在必要时才使用时钟使能或复位。
方法2：保持控制信号的极性一致，也就是都是高有效或低有效。
方法3：避免使用低扇出的异步复位、置位信号，但是异步复位、置位信号不受时钟的控制，所以综合工具无法将其搬移到数据路径上，使用异步复位或置位必然增加控制集。

方法1的实际应用：

例如，

数据路径上经常会使用很多流水寄存器，因为在流水线上老的数据总会被新的数据冲掉，因此只需要在首级和末级使用复位即可。
同步复位触发器可以用 tcl 代码将其搬移到数据路径上，综合后的名字为寄存器的输出端名字加上_reg，把 EXTRACT_RESET 这个参数设置为no，意味着不允许工具提出复位信号。起到中间级的寄存器不用复位的目的。
同步的置位使用同样的约束也可以将其搬到数据路径上，就是tcl指令稍微变一下。

再例如，

有三个触发器共享时钟端口：
第一个触发器既无复位也无置位，
第二个触发器只有同步置位，
第三个触发器只有同步复位。这原本会放置在三个不同的 SLICE 中，但使用 EXTRACT_RESET 为 no，将它们变成一致的，可将其放置在同一个SLICE 中，节约了资源和控制集。
对于时钟使能信号，可以通过设置属性 EXTRACT_ ENABLE 为 no 将其搬到数据路径上，也节约了控制集。

再例如：用vivado工具来减小控制集

1 ）尽量不用MAX_FANOUT来降低扇出（这是控制集与扇出的权衡）
2 ）综合选项中 -control_opt_threshold的值设置大一点，控制集就小一点
3 ）布局布线阶段（opt_design）阶段中，合并等效控制信号，用的选项是-control_set_merge等。
这些看工具中的提示，如果确定控制集超了，可以试着用这些方法。