自动插入寄存器

董小三

有没有综合时，根据设定频率，保持逻辑功能等价前提下，对关键路径自动插入寄存器的工具或方法？包括fpga或asic的

huster

应该没有，否则怎么保证功能正确？

杰克淡定

工具插入寄存器，功能就不等价了，你说的是矛盾的

董小三

比如本身逻辑可以跑50MHz，功能正确，现在要提升到500Mhz，可能有许多地方时序不满足，难道要根据综合报告手动改代码吗？ 而且如果不是同一个人设计的，容易把功能改错了，这该怎么办呢？

atomdust

看看这个有没有帮助："http://www.ednchina.com/ART_55173_18_20010_OA_51b07f08.HTM"

atomdust

PIPELINING, RETIMING, REGISTER BALANCING是同一项技术的不同说法。可以手工操作，也可以交给EDA工具自动执行。

　　在复杂的组合逻辑路径当中添加一级寄存器，通过增加一级流水线级别来割断关键路径，这是解决时序收敛问题和提高电路时序性能最常用的方法。在hustzq博友的LPM函数的LPM_PIPELINE参数研究一文中，针对这一问题有详尽的论述。在fpgasdr博友的cordic verilog 程序及仿真结果 8级流水线和cqcrr博友的pipiline加法器两篇文章中，还给出了具体的代码。这一方法是在RTL级别进行流水线负载均衡操作，是通过修改HDL代码半自动或完全手工实现的。

　　在Quartus II的Synthesis Netlist Optimizations设置选项中，可以使能Perform gate-level register retiming；在Quartus II的Physical Synthesis Optimizations设置选项中，还可以使能Perform register duplication和Perform register retiming来进一步优化关键路径上组合逻辑路径的长度。这一方法是在gate级别进行流水线负载均衡操作，是通过Fitter的时序驱动布局算法自动实现的。

　　在上述的两种方法中，手工设计多级流水线是应该优先考虑的。但是在实际操作中，往往有这样几种情况，导致手工优化变得很难操作。

　　1. 没有从电路性能角度出发进行逻辑设计，导致忽略进行组合逻辑路径分割。

　　2. 包含有优先级的组合逻辑，很难进行逻辑路径的分割。

　　3. 包含复杂算法的组合逻辑，逻辑路径分割后，不能做到流水线各级负载均衡。

　　4. 代码设计者并不了解器件底层结构，或者出于代码可移植性的考虑，不能顾及底层结构，而不能手工进行有效的逻辑路径分割。

　　在这样的情况下，就需要依靠Fitter的自动化寄存器复制和调整功能，来实现流水线各级的负载均衡。

　　所以，在实际操作中，需要结合手工插入寄存器与自动化的寄存器调整功能：手工添加充足的寄存器供Fitter进行流水线负载均衡。寄存器并不一定需要精确插入到组合逻辑路径的内部，只需要在组合逻辑路径的两端添加冗余寄存器，然后交给Fitter根据器件的底层结构进行精确的计算和权衡。一级冗余寄存器不够，就再增加一级。