怎么在Vitis加速設計中為Kernel創建面積約束

本文來自賽靈思高級產品應用工程師 Hong Han

Alveo系列開發板上的平臺其實是一個DFX設計的靜態部分，在Vitis 統一軟件平臺中使用Alveo系列開發板設計加速Kernel， 最終這些Kernel的邏輯會在分布在DFX設計的動態區域。

本篇將介紹如何為Kernel的邏輯做floorplan（畫Pblock），人為控制Kernel邏輯的布局。

我們以經典Example design“Vector Addition” 為例：

1. 打開Vitis 2020.2，創建新的 Application Project

File -》 New -》 Application project

2. 選擇xilinx_u200_qdma_201910_1平臺 （本篇討論的方法不局限于某個具體平臺）

3. 選擇打開Example Design “Vector Addition”

4. 對Hardware Flow 在Link階段設置 “-R2”，然后Build

此處report level 選擇-R2：VPL（Vitis Platform link） 過程輸出更多中間文件， 后續我們會用到畫Kernel Pblock所需要的opt.dcp

5. 不用等到生成xclbin文件，VPL完成opt_design步驟之后我們就能看到XX_opt.dcp 文件。

XX_opt .dcp 所在目錄及文件名：

vitis_pblock_u200/vadd_test_system_hw_link/Hardware/binary_container_1.build/link/vivado/vpl/prj/prj.runs/impl_1

pfm_top_wrapper_opt.dcp

6. 把這個XX_opt.dcp拷貝到另外的目錄，并用Vivado打開這個dcp 文件

7. 查看已有的Pblock。主菜單 Window -》 Physical Constraints

在這個視圖可以看到平臺已經為動態區域在各個SLR中設置了相應的Pblock， 而且需要注意的是，設計中已有的Pblock是有層級關系的

例如：pblock_dynamic_region 包含三個下級pblock：

pblock_dynamic_SLR0，

pblock_dynamic_SLR1，

pblock_dynamic_SLR2，

提醒：不同平臺SLR的數目也可能是不同的。 不同平臺中自帶pblock的名字有差異是正常的。 需要用戶自己觀察。

為Kernel模塊生成的Pblock應該是pblock_dynamic_SLR0 這一級Pblock 的子模塊， 工具支持把同一個Kernel的不同部分放置到多個SLR中，用戶需要保證跨SLR路徑的時序。

8. 為Kernel模塊畫Pblock

在這里嘗試把Kernel 放置在pblock_dynamic_SLR0所屬的中心區域

《1》。 在Vivado的Netlist View中選中Kernel 模塊

例子中的模塊名是 pfm_top_i/dynamic_region/krnl_vadd_1

《2》。 可以在Cells properties 窗口看到這個模塊當前所屬的Pblock是pblock_dynamic_region

《3》。 點擊Device 視圖中的“Draw Pblock” 按鈕， 在Device視圖上原有pblock_dynamic_SLR0的范圍內畫一個方框，新畫的Pblock所覆蓋面積要被原Pblock完全包含。 畫完之后還可以選中Pblock微調Pblock的邊界，同時為了不影響原來Pblock的結構，在TCL CONSOLE中用以下命令把新Pblock的Parent Pblock設置成pblock_dynamic_SLR0：

set_property PARENT pblock_dynamic_SLR0 ［get_pblocks pblock_krnl_vadd_1］

《4》。 再看Kernel 模塊的Pblock屬性，已經變為pblock_krnl_vadd_1

《5》 在TCL CONSOLE中會打印出了畫pblock相應的約束，我們可以將這些約束拷貝到一個新的tcl文件中保存。

（在這里保存到kernel_pblock.tcl）

《6》 看下更新的Pblock結構，新生成的pblock_krnl_vadd_1 是pblock_dynamic_SLR0的Child Pblock

《7》 繼續在TCL CONSOLE執行 place_design 命令完成布局

理論上這一步可以跳過，如果你確信你畫的Pblock沒有問題的話。

《8》 完成place_design之后，可以觀察一下Kernel 的資源在Device 上的實際分布情況

可以看到Kernel的邏輯全部都分布在剛才所畫的Pblock 區域內

9. 在Vitis的link階段做以下設置，使之前保存的畫Pblock的命令在VPL（Vitis Platform link） 的place_design步驟執行之前生效

--vivado.prop run.impl_1.STEPS.PLACE_DESIGN.TCL.PRE=XX/kernel_pblock.tcl

10. 重新build Vitis 的Hardware flow， 之前加入的命令就會生效。

總結： 這就是一個簡單的為Kernel邏輯創建面積約束（Pblock）的過程， 實際用戶也可以為Kernel的子模塊創建Pblock，這方面工具沒有限制

編輯：jq