インテル® Quartus® Primeプロ・エディションのユーザーガイド: タイミング・アナライザー

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ID 683243
日付 1/31/2023
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ドキュメント目次
ドキュメント目次 x
1. タイミング解析の概要 2. インテル® Quartus® Prime タイミング・アナライザーの使用 A. インテル® Quartus® Primeプロ・エディションのユーザーガイド
1. タイミング解析の概要 x
1.1. このバージョンの新機能 1.2. タイミング解析の基本概念 1.3. タイミング解析の概要の改訂履歴
1.2. タイミング解析の基本概念 x
1.2.1. タイミングパスとクロックの解析 1.2.2. クロックのセットアップ解析 1.2.3. クロックのホールド解析 1.2.4. リカバリーとリムーバル解析 1.2.5. マルチサイクル・パス解析 1.2.6. メタスタビリティー解析 1.2.7. タイミングの悲観 1.2.8. データとしてのクロックの解析 1.2.9. マルチコーナー・タイミング解析 1.2.10. 時間の借用
1.2.1. タイミングパスとクロックの解析 x
1.2.1.1. タイミング・ネットリスト 1.2.1.2. タイミングパス 1.2.1.3. データとクロックの到着時間 1.2.1.4. 起動エッジとラッチエッジ
1.2.5. マルチサイクル・パス解析 x
1.2.5.1. マルチサイクル・クロック・ホールド 1.2.5.2. マルチサイクル・クロック・セットアップ
1.2.10. 時間の借用 x
1.2.10.1. 時間借用における制限 1.2.10.2. ラッチでの時間借用
2. インテル® Quartus® Prime タイミング・アナライザーの使用 x
2.1. タイミング解析フロー 2.2. ステップ 1: タイミング・アナライザーの設定を指定 2.3. ステップ 2: タイミング制約の指定 2.4. ステップ 3: タイミング・アナライザーの実行 2.5. ステップ 4: タイミングレポートの解析 2.6. タイミング制約の適用 2.7. タイミング・アナライザーの Tcl コマンド 2.8. インポートされたコンパイル結果のタイミング解析 2.9. インテル® Quartus® Prime タイミング・アナライザー・ユーザーガイドの改訂履歴 2.10. インテル® Quartus® Primeプロ・エディションのユーザーガイド: タイミング・アナライザーのアーカイブ
2.4. ステップ 3: タイミング・アナライザーの実行 x
2.4.1. タイミング解析の動作条件の設定 2.4.2. 時間借用最適化のイネーブル
2.5. ステップ 4: タイミングレポートの解析 x
2.5.1. タイミングレポートの生成 2.5.2. デザイン・アシスタントでのクロスプローブ 2.5.3. タイミング・アナライザーからのデザイン・アシスタントの起動 2.5.4. 他のツールでのタイミングパスの特定 2.5.5. 制約とタイミングレポートの関連付け
2.5.1. タイミングレポートの生成 x
2.5.1.1. Fmax 概要レポート 2.5.1.2. タイミングレポート 2.5.1.3. ソースファイルごとのタイミングレポート 2.5.1.4. データ遅延レポート 2.5.1.5. ネット遅延レポート 2.5.1.6. クロックレポートおよびクロック・ネットワーク・レポート 2.5.1.7. クロック間転送レポート 2.5.1.8. メタスタビリティー・レポート 2.5.1.9. CDC Viewer レポート 2.5.1.10. 非同期 CDC レポート 2.5.1.11. ロジック深度レポート 2.5.1.12. 近隣パスレポート 2.5.1.13. レジスター分布レポート 2.5.1.14. ルーティング着目ネットレポート 2.5.1.15. リタイミング制約レポート 2.5.1.16. レジスター統計情報レポート 2.5.1.17. パイプライン情報レポート 2.5.1.18. 時間借用データレポート 2.5.1.19. 例外レポートおよび例外範囲レポート 2.5.1.20. ボトルネック・レポート
2.5.1.13. レジスター分布レポート x
2.5.1.13.1. タイミングパスのエンドポイントの Tension が大きいレジスター 2.5.1.13.2. 直接ファンアウトによる Tension が大きいレジスター
2.5.1.20. ボトルネック・レポート x
2.5.1.20.1. カスタム・ボトルネック基準の指定
2.5.2. デザイン・アシスタントでのクロスプローブ x
2.5.2.1. デザイン・アシスタントからタイミング・アナライザーへのクロスプローブ
2.6. タイミング制約の適用 x
2.6.1. 推奨される初期の SDC 制約 2.6.2. SDC ファイルの優先順位 2.6.3. 反復する制約の変更 2.6.4. エンティティーに結び付けられた SDC ファイルの使用 2.6.5. クロックの作成とクロックの制約 2.6.6. I/O制約の作成 2.6.7. 遅延およびスキュー制約の作成 2.6.8. タイミング例外の作成 2.6.9. フィッターの過剰制約の使用 2.6.10. 回路例と SDC ファイル
2.6.1. 推奨される初期の SDC 制約 x
2.6.1.1. クロックの作成 (create_clock) 2.6.1.2. PLL クロックの導出 (derive_pll_clocks) 2.6.1.3. クロックの不確実性の導出 (derive_clock_uncertainty) 2.6.1.4. クロックグループの設定 (set_clock_groups)
2.6.4. エンティティーに結び付けられた SDC ファイルの使用 x
2.6.4.1. エンティティーに結び付けられた制約のスコープ 2.6.4.2. エンティティーに結び付けられた制約の例
2.6.5. クロックの作成とクロックの制約 x
2.6.5.1. ベースクロックの作成 2.6.5.2. 仮想クロックの作成 2.6.5.3. 生成されるクロックの作成 (create_generated_clock) 2.6.5.4. PLL クロックの導出 2.6.5.5. クロックグループの作成 (set_clock_groups) 2.6.5.6. クロックの影響による特性の考慮 2.6.5.7. CDC パスの制約
2.6.5.1. ベースクロックの作成 x
2.6.5.1.1. クロックの自動検出と制約の作成
2.6.5.2. 仮想クロックの作成 x
2.6.5.2.1. I/O インターフェイスの不確実性の指定 2.6.5.2.2. I/O インターフェイスのクロック不確実性の例
2.6.5.3. 生成されるクロックの作成 (create_generated_clock) x
2.6.5.3.1. クロック分周器の例 (-divide_by) 2.6.5.3.2. クロック・マルチプレクサーの例
2.6.5.5. クロックグループの作成 (set_clock_groups) x
2.6.5.5.1. 排他的クロックグループ (-logically_exclusive または -physically_exclusive) 2.6.5.5.2. 非同期クロックグループ (-asynchronous) 2.6.5.5.3. set_clock_groups 制約のヒント
2.6.5.6. クロックの影響による特性の考慮 x
2.6.5.6.1. クロック・レイテンシーの設定 (set_clock_latency) 2.6.5.6.2. クロックの不確実性
2.6.6. I/O制約の作成 x
2.6.6.1. 入力の制約 (set_input_delay) 2.6.6.2. 出力の制約 (set_output_delay)
2.6.7. 遅延およびスキュー制約の作成 x
2.6.7.1. 高度な I/O タイミングおよびボード・トレース・モデルの遅延 2.6.7.2. 最大スキュー (set_max_skew) 2.6.7.3. ネット遅延 (set_net_delay)
2.6.8. タイミング例外の作成 x
2.6.8.1. タイミング例外の優先順位 2.6.8.2. フォルスパス (set_false_path) 2.6.8.3. 最小遅延と最大遅延 2.6.8.4. マルチサイクル･パス 2.6.8.5. マルチサイクル例外の例 2.6.8.6. 遅延アノテーション 2.6.8.7. デザインのパーティション・ポートの制約
2.6.8.4. マルチサイクル･パス x
2.6.8.4.1. 一般的なマルチサイクルのアプリケーション 2.6.8.4.2. マルチサイクルによるセットアップの緩和 (set_multicyle_path) 2.6.8.4.3. 位相シフトの考慮 (-phase)
2.6.8.5. マルチサイクル例外の例 x
2.6.8.5.1. デフォルトのマルチサイクル解析 2.6.8.5.2. エンド・マルチサイクル・セットアップ = 2、エンド・マルチサイクル・ホールド = 0 2.6.8.5.3. エンド・マルチサイクル・セットアップ = 2、エンド・マルチサイクル・ホールド = 1 2.6.8.5.4. 同じ周波数のクロック (送信先クロックのオフセットあり) 2.6.8.5.5. 送信元クロック周波数の倍数になる送信先クロック周波数 2.6.8.5.6. 送信元クロック周波数の倍数になる送信先クロック周波数 (オフセットあり) 2.6.8.5.7. 送信先クロック周波数の倍数になる送信元クロック周波数 2.6.8.5.8. 送信先クロック周波数の倍数になる送信元クロック周波数 (オフセットあり)
2.7. タイミング・アナライザーの Tcl コマンド x
2.7.1. quartus_sta 実行ファイル 2.7.2. コレクション・コマンド
2.7.2. コレクション・コマンド x
2.7.2.1. ワイルドカード文字 2.7.2.2. コレクション・アイテムの追加と削除 2.7.2.3. コレクションのクエリー 2.7.2.4. get_pins コマンドの使用
1. タイミング解析の概要
2. インテル® Quartus® Prime タイミング・アナライザーの使用
A. インテル® Quartus® Primeプロ・エディションのユーザーガイド

1.2.10.2. ラッチでの時間借用

インテル® Quartus® Prime タイミング・アナライザーは、レベル・センシティブなラッチをレジスターと同様に扱います。タイミング・アナライザーは、ラッチ・イネーブル・ピンをクロックピンとして扱い、クロックの関係を適切に変更します。

タイミング・アナライザーの Tasks ペインの Reports > Constraint Diagnostics > Check Timing を実行すると、デザイン内のレベル・センシティブ・ラッチのリストを表示することができます。

ラッチの時間借用を実装するには、動的借用モード (update_timing_netlist -dynamic_borrow) を有効にする必要があります。有効にしない場合、タイミング・アナライザーはラッチに対して時間借用 0 で計算します。動的モードでは、タイミング・アナライザーは SDC 制約で指定されているクロック周波数に基づき、回路内で物理的に発生する時間の借用量を報告するだけになります。実際に借用を最適化するわけではありません。

ラッチの場合、セットアップ関係はラッチの開始エッジに対するもので、時間の借用が可能です。ホールド関係は、ラッチのクローズエッジに対するものです。例えば、正のレジスターから別の正のレジスターへのパスには、デフォルトで 1 クロック周期のセットアップ・クロック関係があります。正のレジスターから正 (オープン High) のレベル・センシティブ・ラッチへのパスには、デフォルトで 0 クロック周期のセットアップ・クロック関係があり、これに任意の時間借用値を加えます。

タイミング・アナライザーは、ラッチへのパスとラッチからのパスを 2 つの個別パスとして扱います。例えば、正のレジスター --> 正のラッチ --> 負のレジスターの転送では、ラッチが転送期間全体にわたってトランスペアレントであると考えられる場合でも、タイミング・アナライザーはレジスターからレジスターへの転送全体を解析しません。タイミング・アナライザーは、ラッチへのパスとラッチからのパスを個別に解析して報告します。

タイミング・アナライザーは、各ラッチで利用可能な最大時間借用量を自動的に計算します。通常、利用可能な最大時間借用量は、クロック周期のほぼ半分に相当します。実際に利用可能な時間借用量は、次の内容に基づいています。

  • ラッチエッジが開閉するタイミング
  • 物理的なラッチの実装 (ラッチのクローズエッジの µtSU)
  • クロックの不確実性とその他の影響

時間の借用が最大借用値を超えることはありません。ただし、set_max_time_borrow SDC制約を使用して、より小さい最大借用時間を指定することができます。次に例を示します。 

#Borrow at most 3ns at all "lat*" latches:
set_max_time_borrow 3 [get_registers lat*]

負の借用ウィンドウでクロックを指定すると、負の最大借用可能時間が発生する可能性があります。これは、最小パルス幅違反と同等です。例えば、この状態は、クロック周期の半分がラッチのクローズエッジの µtSU よりも小さい場合に発生します。このような違反が発生すると、警告により、デザインがタイミングに合格しないことが示されます。

注: 時間借用を使用するかしないかに関係なく、ラッチを含むすべてのクロックドメインでは、タイミング解析の Fmax Summary レポートに依存しないでください。このようなクロックドメインに対する Fmax Summary の値には借用が含まれないため、非常に悲観的になります。
レベル 2 の表題