ASIC設(shè)計中詳細(xì)設(shè)計方案的確定非常重要,，同樣的設(shè)計,，別人可以用比你小30%的面積和少30%的處理時間來實現(xiàn),，這才是設(shè)計工程師的價值體現(xiàn)之處。 任何設(shè)計在最開始的時候都是一頭霧水,，場景復(fù)雜,，各種耦合,。我們要做的是將所有的場景都整理出來，然后想辦法進(jìn)行歸一,。任何一開始覺得不可能做到的任務(wù)最后都能找到解決方法,。 這本來看似是沒有規(guī)律的世界，但人類就是去不斷尋找和發(fā)現(xiàn)這個物質(zhì)世界的運行規(guī)律,。 當(dāng)然,，即使第一版設(shè)計我們盡可能的考慮到了更多的場景和實現(xiàn)方案，但是最后實現(xiàn)階段還是會有一些考慮不周全和不合理的實現(xiàn),，由于時間成本原因，決定放到下一版再修改,。這個過程就叫做優(yōu)化,！那么，如何優(yōu)化一個設(shè)計,？

　　找大寄存器組

　　首先是找設(shè)計中的大寄存器組,，寄存器是面積較大的基本單元了，寄存器的數(shù)量決定了設(shè)計整體的面積數(shù)量級,。小容量的存儲用regfile,，一般寄存器組用到了上千bit，就要考慮是否用RAM,。上萬bit的就是不合理的設(shè)計,。   看到大寄存器組是要重點關(guān)注優(yōu)化的對象，要注意的是,，寄存器組是可以隨意在任意bit取值的,，RAM是需要一拍一拍的讀取的，所以需要在高并行度和面積之前做折中（trade off）,。 數(shù)據(jù)通路寄存器打拍過多,，肯定不合理，一個數(shù)據(jù)打一拍最起碼是幾十個bit,，打多拍,，就上百bit。而換一個設(shè)計思路,，在控制上多少邏輯,，控制信號+計數(shù)器，多做幾組也就攏共幾十個bit的樣子,。比如前一級模塊傳過來的數(shù)據(jù)和valid信號,，數(shù)據(jù)是要晚幾拍才使用，應(yīng)該做成前一級模塊先給valid信號,，數(shù)據(jù)晚幾拍再來,，避免數(shù)據(jù)打拍,。 在數(shù)據(jù)通路上出現(xiàn)一些組合邏輯路徑并不長，打了一拍,，這樣雖然時序會更好,，但是最后增加的面積來說并不值得，所以多余的寄存器打拍完全可以“干”掉,。

　　重定時

　　ReTIming就是重新調(diào)整時序,，例如電路中遇到復(fù)雜的組合邏輯，延遲過大,，電路時序不滿足,，這個時候采用流水線技術(shù)，在組合邏輯中插入寄存器加流水線,，進(jìn)行操作,，面積換速度思想。

任何的數(shù)字電路都可以等效成組合邏輯加D觸發(fā)器打拍,，兩個D觸發(fā)器之間的組合邏輯路徑?jīng)Q定了,，系統(tǒng)的工作頻率，決定芯片的性能,。所以為了提高芯片的工作頻率,，使用流水線技術(shù)在組合邏輯中插入寄存器。

插入寄存器的位置需要慎重選擇,，不同的位置數(shù)據(jù)的打拍所消耗的寄存器的數(shù)量也不同,，比方說你在位置a消耗25bit寄存器，位置b消耗20bit寄存器,，能省則省,。

前面插入寄存器的位置使得comb1的延遲為30ns，comb2的延遲為10ns,，系統(tǒng)的最高工作頻率是由最長路徑?jīng)Q定的,。也就是說你這個系統(tǒng)最高工作頻率的周期，不小于30ns,，前面是插入pipeline,，這個時候我們不改變時序，采用重定時技術(shù),，使得各個組合邏輯之間的延遲相當(dāng),。

　　瘋狂復(fù)用

　　找計算邏輯相同的單元，復(fù)用 最常見的就是計數(shù)器,，能用一個計數(shù)器實現(xiàn)的,，就別用倆，底層模塊之間相同的邏輯盡量使用一塊電路,，減少重復(fù)的設(shè)計,。 基本邏輯單元的共享舉例,，面積：加法器 > 比較器 > 選擇器。加比選,。 乘法器本質(zhì)上也是全加器,。 所以就有先選后比，先選后加,，先選后乘,。 畫個圖意思一下。

這里的加法器可以換成任何邏輯或模塊,。

　　乘法器分時復(fù)用度提高

　　在計算模塊中乘法器也是非常大的一部分邏輯,，一個設(shè)計要考慮PPA最優(yōu)，就要考慮乘法器的數(shù)量多少以及復(fù)用能不能最大化,，追求最好的設(shè)計是整個數(shù)據(jù)通路中乘法器空閑不下來,。 乘法器調(diào)用方法，一般是在乘法器的輸入保證寄存器輸入,，結(jié)果輸出到各個復(fù)用模塊時打一拍再使用?？梢宰龀稍谶M(jìn)行完乘法運算后,，就打拍，這樣消耗的寄存器會少很多,。畫個圖意思一下（單bit）,。

修改前

修改后 修改完后的寄存器省了很多，但是乘法器的輸出寄存器負(fù)載會變大,，不過后端綜合時約束了max_fan_out工具會自動插buffer和復(fù)制寄存器,，經(jīng)過實測還是會節(jié)省很多面積，把一些優(yōu)化工作可以交給工具去做,，了解它,，信任它，使用它,。

　　RAM的復(fù)用

　　從設(shè)計的整體來看,，RAM也可以復(fù)用，前面處理用過的ram,，現(xiàn)在空下來,，后面能否用。

　　最后

　　總結(jié)一下ASIC單個模塊的設(shè)計/優(yōu)化思路,，列出所有條件,，然后歸一，復(fù)用,，面積與速度呼喚的思想貫穿始終,。

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