我接到一个工程的几周前注意学生:“为什么要花这么长时间来编译我的FPGA设计?“这twitter-esque简洁让我脑火了一些half-helpful标准回复,这个学生回答道:“我的其他项目…似乎几乎立即编译,但FPGA需要永远。“一层洋葱去皮。这是一个学生,接近HDL只是另一种编程语言。的一步,synthesis-and-place-and-route只是另一个“编译器,”,他不明白为什么这个编译器花了更长时间的工作,所以说,gcc。

大的想法“走”按钮逻辑合成可能起源于肯McElvain和朋友回到Synplicity在1990年代。之前,fpga的逻辑综合是惯用ASIC综合的兄弟,在工具复杂驾驶舱由成千上万的调优选项和数百行经常修改自定义脚本。在那个世界,使用合成工具本身就是一个黑色艺术——少数的管辖范围工程师曾冒着无数小时的试错和吸收数以万亿计的机器周期内找到一个魔法配方,将产生一个数量级的hand-optimized方案设计从HDL代码。

McElvain的Synplicity构建一个综合工具的大胆举动特别是FPGA(大多数FPGA合成是由改性ASIC综合工具在那些日子里),而且,由于大多数FPGA设计者没有巨大的经验基础的ASIC的表亲,他决定尝试封装所有调优和调整到启发式在工具本身,为最终用户提供一个“走”按钮,指示工具采取最好的猜测一个好的解决方案而屏蔽用户难以置信的复杂的合成过程。结果是惊人的。大量的FPGA设计者涌入Synplicity工具。除了精英几个工程师广泛的综合训练,一键工具的易用性战胜了传统工具的成千上万的选项。此外,由于资金涌入Synplicity工程能源进入优化一键流。很快,大多数的用户可以获得更好的结果比他们可以导航自动化方法过多的处理选项提供的其他工具寻找一个魔法配方。

FPGA合成结果比ASIC合成一个更复杂的问题。在ASIC盖茨非常接近学术研究者——想象的资源基本逻辑门具有不同输入宽度,fpga的查找表(附近地区)是粗粒度的,更难地图使用传统算法。因此,专用FPGA合成工具如Synplify Synplicity和莱昂纳多从范例逻辑很快获得了实质性的技术领先妄ASIC综合工具,如来自Synopsys对此,节奏和岩浆。FPGA合成已成为自己的舞台。

与FPGA的浓度合成技术在只有两家公司——Synplicity和导师图形(曾获得的外部逻辑及其莱昂纳多工具)——大型FPGA公司有问题。最重要的技术的fpga大众拥有的只是两个EDA公司,其中一个只有部分fpga的兴趣。这些EDA-company合成工具很贵(在成千上万的美元),因此严重的FPGA设计的门槛非常高。Xilinx屏障和阿尔特拉想要低,以便更多的工程师可以尝试FPGA设计,他们当然不喜欢第三方持有FPGA王国的钥匙。

FPGA公司制定计划挽救局面。首先,他们都做OEM的EDA公司分发低成本、能承受版本的FPGA合成工具作为FPGA公司的标准工具套件的一部分。这些OEM交易提供有吸引力的短期回报的渴望EDA公司,但他们也很快饱和市场,低成本的工具,迫使EDA公司与自己争夺FPGA合成席位,并把它们在一个位置,他们可以只卖给最要求和资金充裕的设计师和团队。除了实现最初的目标降低门槛的FPGA设计,这些OEM协议FPGA公司的另一个好处。他们买了时间。

FPGA公司获得的时间与OEM协议允许他们正确地准备他们的战争机器。Xilinx和阿尔特拉开始自己的FPGA综合开发项目——与更大的工程组织比Synplicity和导师。Xilinx收购是——一个法国逻辑合成加布里埃尔·苏西尔教授于1992年创办的公司,将提供“XST。“阿尔特拉悄悄地开始开发逻辑合成的内置组件第四的开发工具。

甚至thouh FPGA公司对FPGA合成、玩都有几个优点。首先,每个公司可以专注于优化他们的工具只对FPGA的架构。他们没有生产通用工具的开销来自横跨多个约束的不可避免的权衡多个架构。第二,他们的FPGA综合团队可能会影响未来的实际设计FPGA架构,在EDA综合团队不能。第三,他们的FPGA综合团队最早可能的访问和最详细的信息关于他们公司的FPGA架构。第四,他们访问了EDA公司的工具,并经常进行基准测试。这给了他们一个已知的优势,可衡量的工作目标。

对EDA公司来说,FPGA公司工作的持久性窒息他们的资金和减少了工程预算。他们试图保持微弱的优势领先工具能力与规模较小的工程团队和更复杂的问题。年复一年,然而,他们似乎成功。一般商业EDA综合工具——即使在今天给比由FPGA公司提供更好的结果。

但差距仍然关闭。

最严重的并发症为第三方FPGA综合来自摩尔定律。fpga越来越大(较小的几何图形),路由延迟——总延迟通过逻辑路径的比例越来越大。月初FPGA架构,逻辑延迟是主导因素,和一个合理的(+ / - 15% - -20%)估计的逻辑路径延迟可以用一个简单的知识的数量水平之间的逻辑寄存器。当路由延迟成为占主导地位的因素,然而,芯片的布局,而不是逻辑拓扑,成为时间的决定性因素。合成工具现在需要信息的位置和路由设计合成后会发生()为了使合理的路由延迟估计优化算法。Place-and-route技术,然而,由FPGA公司独家拥有。

FPGA公司做出了一个令牌努力支持物理合成EDA公司的努力。他们补充说接口back-annotate或者给合成工具获取位置数据和估计路由延迟。他们甚至工作技术合作协议与EDA公司联合开发的物理合成功能。在后面的房间,然而,他们的综合团队仍在努力改善他们的优化算法,将紧密与自己的place-and-route工具。巨大的安装基地给他们前所未有的反馈通道从一个巨大的各种各样的世界各地的设计项目,和他们larger-than-EDA员工水平(不需要证明他们的薪水对季度工具收入)对商业同行给他们一个明显的优势。

书法是在墙上。

随着时间的推移,它似乎是不可避免的,只有FPGA公司合成和place-and-route工具将生存。EDA公司利润率FPGA合成继续减少。Synplicity被EDA巨头Synopsys对此收购以来,他们的动作已经成为难以追踪。虽然他们仍然有一个健康的产品发布和升级Synplicity产品,Synopsys对此作为一个公司并没有表现出很大的承诺或FPGA市场信心(有充分理由)。导师图形也随着时间的推移逐渐变得安静与FPGA的消息。也许大的EDA公司与这些相同的复杂性都是摔跤FPGA工具市场,试图决定如何继续。他们的历史应该告诉他们一个核心工具技术得分的唯一途径是“本垒打”第三方EDA工具。FPGA公司捕获和防守做得很好FPGA综合市场,他们不会轻易放弃。一个几乎完全阻止EDA公司任何有意义的胜利,巨额资金参与高增长、FPGA快速增长的市场。

如果EDA公司输了,还有其他的失败者。来说,更小,启动FPGA公司没有资源或时间来发展自己的综合能力。这意味着他们的财富与第三方合成EDA工具的连接。然而,他们的小观众并不足以把EDA公司一个健壮的、有利可图的业务。如果EDA放弃FPGA合成、小型FPGA公司像格子一样,爱特公司/ Microsemi和其它可以深陷困境。

fpga扩大在市场中的作用,这种垄断等实现技术合成和place-and-route变得更加阴险。虽然相对比较容易为创业公司想出一个新FPGA结构架构,处理一个商人IC铸造,并开始制造自己的FPGA,几乎是不可能的,以创建一个功能强大,商业上可行的合成和place-and-route工具套件——无论预算。除了数百万美元的工程和年的日历时间成熟,合成和place-and-route莫明其妙地发展需要大量的客户。众所周知的无数猴子随机敲打字机写莎士比亚所有的作品在无限的时间少于它将带他们去想出FPGA合成工作的工具。

自从两大FPGA公司发展他们的俘虏观众在繁荣时期天的FPGA技术的出现,愿意并原谅豚鼠的机会已经过去了。合成和place-and-route既非完全多项式计算问题,所以没有“神奇的子弹”算法,将产生卓越的结果。开发这些功能需要多年的测试、进化,微调荒唐地复杂软件系统达到的水平能力我们今天认为理所当然的。举例来说,如果一个公司如英特尔想进入FPGA业务以一种有意义的方式,他们别无选择,只能获得一个现有的大型FPGA公司——尤其是获得合成和place-and-route的核心技术。

如果fpga -或可编程逻辑技术一般是长期数字电子技术的重要组成部分,然后合成和place-and-route把两家公司——Xilinx和阿尔特拉——在驾驶座的巨大利润和增长可能在这个市场。这是一个很多两家中型公司负责处理。

亲爱的工科学生,关于你的问题关于FPGA合成和place-and-route而gcc…见上图。

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