12. デザイン・スペース・エクスプローラ...12–2 Altera Corporation 暫定版 2006...

Altera Corporation2006年 11月

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QII52008-6.1.0

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12. デザイン・スペース・エクスプローラ

確認ください。

はじめに Quartus® II ソフトウェアは、多くの高度な最適化アルゴリズムを備え、タイミング・クロージャを達成しダイナミック消費電力を低減します。さまざまな設定とパラメータで、アルゴリズムの動作を制御します。これらのオプションにより、Quartus II ソフトウェアの最適化および消費電力手法を完全に制御します。

各 FPGAデザインは固有のものです。常に最高の性能または電力利用を実現する標準のオプションは存在しません。パフォーマンスを実現するために、それぞれのデザインに最適な固有のオプションが必要です。この章では、デザインに最適なオプションを自動的に検出する Tcl/Tk で記述されたユーティリティであるデザイン・スペース・エクスプローラ（DSE）について説明します。DSEはさまざまな最適化手法を適用し、結果を解析することによってデザイン・スペースを調べます。

DSEのコンセプト

この項では、DSE のコンセプトおよび DSE で使用する用語について説明します。

エクスプロレーション・スペースおよびエクスプロレーション・ポイント

DSEはデザインを探索する前に、Quartus IIソフトウェアで使用可能なSynthesisと Fitterの設定で構成されるエクスプロレーション・スペースを作成します。エクスプロレーション・スペースの各設定グループは、ポイントと呼ばれます。エクスプロレーション・スペースには 1つまたは複数のポイントがあります。DSEはエクスプロレーション・スペース内のポイントを精査してデザインに最適な設定を決定します。

シードおよびシード・スィープ

Quartus II Fitterはシード値に基づき、現在のデザインの初期配置をランダムに決定する開始値を指定します。任意の負でない整数値をシード値として指定できます。ただし、開始値を変更してもフィッティングが改善しない場合もあります。シードまたはシード・スィープ値を変更することで、Quartus II ソフトウェアは現在のデザインに最適な値を決定することができます。

12–1暫定版

Quartus II ハンドブック Volume 2

DSEは、一般的なコンパイルおよびフィッタ・パラメータをスィープしてデザインに最適なオプションを見つける手法を提供することによって、エクスプロレーション・スペースにおけるフィッタ・シードのスィープを拡張します。DSEは、全パラメータを実行するモードから 1つのパラメータに集中したモードまで、さまざまなエクスプロレーション・スペース・モードを実行できます。

DSE探索

DSEはすべての Exploration Pointの結果を、オリジナルの Quartus IIプロジェクト・ファイルで指定した初期設定から生成されたベース・コンパイルの結果と比較します。DSEはエクスプロレーション・スペース内のすべてのポイントを精査するため、DSEで変更されないすべての設定は、デフォルトでベース・コンパイル設定になります。例えば、Exploration Point でレジスタのリタイミングをオンにしてもレジスタ・パッキング設定が変更されない場合、レジスタ・パッキング設定はデフォルトでベース・コンパイルで指定した値になります。

DSE はオリジナルの Quartus II プロジェクトに指定した設定でベース・コンパイルを実行します。これらの設定は、DSEでエクスプロレーション・スペース内のすべてのポイントを精査した後に元に戻ります。

概説 DSEでは、グラフィカル・ユーザ・インタフェース（GUI）またはコマンド・ラインのいずれかを使用できます。GUIで DSEを実行するには、Quartus IIソフトウェアの Toolメニューで Design Space Explorerをクリックします。あるいは、コマンド・プロンプトで次のように入力します。

quartus_sh --dse

DSEをコマンド・ラインから実行するには、コマンド・プロンプトで次のコマンドを入力します。

quartus_sh --dse -nogui [<options>]

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概説

DSEは以下のオプションを指定して実行できます。

-archive -concurrent-compiles [0..6] -custom-file <filename> -decision-column <"column name"> -exploration-space <"space"> -ignore-failed-base -ignore-signalprobe -ignore-signaltap -llr-restructuring -lower-priority -lsf-queue <queue name> -nogui -optimization-goal <"goal"> -project <project name> -revision <revision name> -run-power -search-method <"method"> -seeds <seed list> -skip-base -slaves <"slave list"> -stop-after-time <dd:hh:mm> -stop-after-zero-failing-paths -use-lsf

DSEスクリプトは、PC、Solaris、HP-UX、および Linuxプラットフォームの <Quartus IIインストールディレクトリ >/common/tcl/apps/dse/dse.tcl内のデフォルトの Quartus IIソフトウェア・インストール・フォルダにあります。DSEは以下のいずれかの方法で起動できます。

■ Toolメニューで、Launch Design Space Explorerをクリックします。■ Windowsの場合は、スタート >すべてのプログラム > Altera >

Design Space ExplorerまたはQuartus II <バージョン番号 >の順に選択します。

DSEについて詳しくは、DSE上の Helpメニューで Contentsをクリックするか F1キーを押します。

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図 12-1 に DSE ユーザ・インタフェースを示します。Settings タブは、Project Settingsと Exploration Settingsの 2つのセクションに分かれています。

図 12-1. DSEユーザ・インタフェース

タイミング・アナライザのサポート

DSEはクラシック・タイミング・アナライザおよび TimeQuestタイミング・アナライザの両方をサポートします。DSEでプロジェクトを開く前に、タイミング・アナライザを設定する必要があります。DSEは、選択されたタイミング・アナライザを使用してデザインの調査を実行します。

デフォルトのタイミング・アナライザを TimeQuest に設定した場合、TimeQuestは DSEから直接起動されます。


DSEフロー

DSEフロー DSE はデザイン・プロセスの任意のポイントで実行できます。だだし、アルテラでは、性能と消費電力の最適化に集中している場合は、デザイン・サイクルの後半で DSEを実行することを推奨しています。最適化オプションの異なる組み合わせによって得られた結果は、デザインを大きく変更した場合には維持されない可能性があります。DSE をデザイン・サイクルの途中で、シグネチャ・モード（12–14ページの「シグネチャ・モード」を参照）で実行すると、デザインのレジスタ・パッキング・ロジック・オプションなど、さまざまなパラメータへの影響が表示されます。

DSE は、Exploration Settings で指定したオプションごとにコンパイルを実行します。DSE はエクスプロレーションに選択した OptimizationGoalに基づき、デザインに最適な設定を決定します。Quartus IIソフトウェアは、DSEに設定した Optimization Goalに関係なく、常にすべてのタイミング要件の達成を試みます。Optimization Goal により、DSEが個々のコンパイルの優劣を判断するのに使用する評価指数が変更されます。デザイン・スペース・エクスプローラによって、Quartus II ソフトウェアの動作が変化することはありません。

DSEはスラックが最小のコンパイルをレポートします。DSEを実行する前にデザインに対してすべてのタイミング要件を指定することは、初期デザインの設定に基づいた最適なパラメータ設定を確実に見つけ出すうえで非常に重要です。

Fitter Seed値を変更することによって、Quartus IIフィッタで使用する初期配置を変更できます。シード値を DSE ユーザ・インタフェースのSeedsフィールドに入力できます。

Assignmentsメニューで、Settingsダイアログ・ボックスの FitterSettingsをクリックして、シード値を設定することができます。

DSEのエクスプロレーション・スペースが複雑になるほどコンパイル時間も長くなります。コンパイル時間の増加は、複数のコンパイルを実行し、生成された結果を元のコンパイル結果と比較すると確認できます。

標準的なデザインでは、シード値だけを変更しても fMAXが 5%向上します。例えば、3種類のシードをコンパイルする場合、fMAX時間の 1/3は初期コンパイル時に比べて改善されませんが、fMAX時間の 1/3は 5%向上し、fMAX時間の 1/3は 10%向上します。



アルテラ・デバイス・ファミリのDSPサポート

DSEで指定できる設定は、デバイス・ファミリによって異なります。DSEで指定できる設定を確認するには、Settingsタブの Advanced Searchラジオ・ボタンをクリックし、Advanced タブを選択して、以下のカテゴリにリストされる設定にアクセスします。

■ Exploration Space■ Optimization Goal■ Search Method

以下のデバイス・ファミリでは、Advanced 設定のすべてのタイプがサポートされています。

■ Stratix® III■ Stratix II■ Stratix■ Stratix GX■ CycloneTM II■ Cyclone■ MAX® II

以下のデバイス・ファミリでは、表 12–1に示す Advanced ExplorationSpaceおよび Optimization Goal設定のみサポートされています。

■ APEXTM 20K■ APEX 20KC■ APEX 20KE■ APEX II■ FLEX® 10K■ FLEX 10KA■ FLEX 10KE

Settingsタブの Advanced Searchラジオ・ボタンをクリックしてから、Advancedタブを選択して表 12–1に示す設定にアクセスします。

表 12–1. Advanced Exploration Spaceの APEX 20K、APEX II、および FLEX 10Kの各デバイスのサポート

Seed sweep Area optimization space

Signature fitting effort level Extra effort space

Extra effort for Quartus II Integrated Synthesis Projects Custom space


DSEのプロジェクト設定

DSEのプロジェクト設定

この項では、DSEのプロジェクト設定に関する以下の項目について説明します。

■ DSE作業環境のセット・アップ■ リビジョンの指定■ 初期シードの設定■ Quartus II合成機能■ LogicLock領域の再構築

DSE作業環境のセット・アップ

以下のいずれかを実行して、DSEから対象となるデザインの Quartus IIプロジェクトを開くことができます。

■ Fileメニューで、Open Projectをクリックしてプロジェクトを参照します。

■ Openアイコンをクリックしてプロジェクトを開きます。

リビジョンの指定

Quartus II プロジェクトに複数のリビジョンが存在する場合、DSE のRevisionフィールドでリビジョンを指定することができます。指定されたリビジョンの Quartus IIプロジェクトが開きます。

Quartus IIプロジェクトでリビジョンが作成されていない場合は、トップ・レベルのエンティティであるデフォルトのリビジョンが使用されます。詳しくは、「Quartus II ハンドブック Volume 2」の「Quartus IIプロジェクトの管理」の章を参照してください。

初期シードの設定

DSEで使用するシードを指定するには、Settingsタブの Project Settingsの下の Seedボックスに負でない整数値を指定します。シード値により、Quartus IIコンパイルでのデザインの初期配置が決まります。

シードの範囲を指定するには、範囲の下限、ハイフン、範囲の上限の順に入力します。例えば、2-5 と指定すると、この範囲内のすべてのシードを使用します。



LogicLock領域の再構築

Allow LogicLock Region Restructuringオプションを使用すると、デザインに Logic Lock 領域が存在する場合、それを修正できます。DSE はLogicLock 領域に Soft プロパティを適用してタイミングを改善します。また、デザインの性能に悪影響を与える Logic Lock領域を削除することができます。

Exploration Settings リストの Search for Best Area、Search for BestPerformance、Search for Lowest Power、または Advanced Searchから実行するエクスプロレーション・タイプを選択します。

12–10 ページの「エクスプロレーション・スペース」で実行可能なエクスプロレーション・タイプについて説明します。

Search for Best Performance、Search for Best Area Options、または Search for Lowest Powerオプション

Search for Best Performanceオプションでは、定義済みエクスプロレーション・スペースを使用してデザインの性能の向上を図ります。デザインがターゲットとするデバイスに応じて、Low (Seed Sweep)、Medium(Extra Effort Space)、High (Physical Synthesis Space)、および Highest(Physical Synthesis with Retiming Space)の最大 4つのエクスプロレーション・スペースを選択することができます。Lowから Highestに移行すると、DSEで探索するオプション数が増えて、コンパイル時間が長くなります。

Search for Lowest Powerオプションでは、定義済みエクスプロレーション・スペースを使用して、デザインの全体的な消費電力の低減を図ります。Search for Lowest Power オプションを選択すると、DSE はスペース内の各ポイントで PowerPlay Power Analyzer を自動的に動作させます。正確な結果を得るには、PowerPlay Power Analyzer を正しくコンフィギュレーションする必要があります。DSEは、消費電力の見積もりに対する信頼性レベルが低い場合は警告を出します。

Search for Best Areaオプションでは、定義済みエクスプロレーション・スペースを使用してデザインにおけるデバイスの利用率の向上を図ります。


デザイン・スペース・エクスプローラでの Advanced Searchの実行

Advanced Searchオプション

Advanced Searchオプションは、エクスプロレーション・スペース、デザインの最適化目標、および検索方法を完全に制御することができます。DSE での Advanced Search のセット・アップおよび実行方法について詳しくは、12–9 ページの「デザイン・スペース・エクスプローラでのAdvanced Searchの実行」を参照してください。

Advanced Searchオプションを使用して、Search for Best Area、Search for Lowest Power、および Search for Best Performanceの各オプションに相当するエクスプロレーション・スペースを定義することができます。

Quartus II合成機能

Project Uses Quartus II Integrated Synthesisオプションは、Quartus IIで合成されたデザインに対してのみ有効です。このオプションをオンにすると、DSEはデザインの合成に影響するオプションを探索します。

合成機能オプションについて詳しくは、「Quartus IIハンドブックVolume 1」の「Quartus IIの合成機能」の章を参照してください。

デザイン・スペース・エクスプローラでのAdvanced Searchの実行

デザインを探索する前に、Advanced Searchダイアログ・ボックスで 3つの探索に関する設定を行う必要があります。以下の項では、Exploration Space、Optimization Goal、および Search Methodの 3つの設定について説明します。図 12-2 に Advanced Search ダイアログ・ボックスを示します。

DSEでQuartus IIプロジェクトを開き、SettingsタブでAdvancedSearchを選択した後でのみ、Advancedタブにアクセスできます。



図 12-2. DSE Advanced Searchダイアログ・ボックス

エクスプロレーション・スペース

Exploration Space リストで、DSE がデザインに対して実行するエクスプロレーション・タイプを制御します。DSE はエクスプロレーション・スペース内のポイントを精査し、これらの設定をデザインに適用してコンパイルの結果を比較し、デザインに対して最適な設定を決定します。DSEには、以下のタイプのエクスプロレーション・スペースがあります。

■ Seed Sweep■ Extra Effort Spaces■ Physical Synthesis Spaces■ Retiming Spaces■ Area Optimization Space■ Custom Space■ Signature mode—Power Optimization Spaces


Altera Cor2006年 11


どのデバイス・ファミリも、Advanced エクスプロレーション・スペース・タイプをすべて使用できるとは限りません。各種デバイス・ファミリの Advancedエクスプロレーション・スペースのサポートについては、12–6ページの「アルテラ・デバイス・ファミリの DSPサポート」を参照してください。

コンパイル時間は探索の幅に比例して長くなります。エクスプロレーション・スペースのコンパイル時間は、DSEが探索するエクスプロレーション・スペースの数とタイプに応じて増加します。特に、最適化オプションおよびパラメータが多いエクスプロレーション・スペースではより時間がかかります。

Options メニューで Advanced をクリックし、Save Exploration Spaceto Fileをオンにして、エクスプロレーション・スペースを表す XMLファイルを保存します。DSE は、プロジェクト・ディレクトリ内の < プロジェクト名 >.dse という名前のファイルに、エクスプロレーション・スペースを書き込みます。このファイルを変更して、カスタム・エクスプロレーション・スペースを作成することができます。

DSEでのカスタム・エクスプロレーション・スペースの使用について詳しくは、12–23 ページの「DSEのためのカスタム・スペースの作成」を参照してください。

Seed Sweep

シード値を DSE ユーザ・インタフェースの Seeds フィールドに入力します。「magic」シードはありません。シード間のバラツキは一定でないため、任意の負でない整数値は高い確率で良好な結果をもたらします。DSEのデフォルトのシード値は 3、5、7および 11です。Seed Sweepエクスプロレーション・スペースは、ネットリストを変更しません。

Seeds フィールドには、個別のシード値（例 : 2、3、4、5）またはシード範囲（例 : 2-5）を入力できます。

コンパイル時間は、指定したシード値ごとに増加します。例えば、5 つのシードを入力した場合、コンパイル時間は初期コンパイル時間 ×5 となります。

poration 12–11月暫定版


Extra Effort Spaces（エクストラ・エフォート・スペース）

Extra Effort Space モードでは、Register Packing オプションが SeedSweep で行われたエクスプロレーション・スペースに追加されます。Extra Effort Space モードでは、配置および配線時に Quartus II フィッタ・エフォートも増加します。ただし、Extra Effort Spaceモードはネットリストを変更しません。

Physical Synthesis Space（フィジカル・シンセシス・スペース）

Physical Synthesis Space モードでは、レジスタのリタイミングや組み合わせロジックのフィジカル・シンセシスなどのオプションが、ExtraEffort Space モードのオプションに追加されます。これらネットリストの最適化により、デザインのレジスタが移動します。これらのオプションによってルック・アップ・テーブル（LUT）が変更されます。ただし、デザインの動作はこれらのオプションの影響を受けません。

フィジカル・シンセシスについて詳しくは、「Quartus II ハンドブックVolume 2」の「ネットリストの最適化およびフィジカル・シンセシス」の章を参照してください。

Physical Synthesis for Quartus II Integrated Synthesis Projectsモードは、Physical Synthesis モードのすべてのオプションを備えており、さまざまな Quartus II 合成機能最適化オプションを探索します。PhysicalSynthesis for Quartus II Integrated Synthesis Projects モードは、Quartus IIソフトウェアで合成されたデザインに対してのみ有効です。

Retiming Space（リタイミング・スペース）

Physical Synthesis with Retiming Spaceモードは、Physical SynthesisSpace モードのすべてのオプションを備えており、レジスタのリタイミングを探索します。レジスタのリタイミングにより、デザインのレジスタが移動することがあります。

Physical Synthesis Retiming Space for Quartus II Integrated SynthesisProjectsモードは、Physical Synthesis with Retiming Spaceモードのすべてのオプションを備えており、さまざまな Quartus II合成最適化オプションを探索します。Physical Synthesis with Retiming Space forQuartus II Integrated Synthesis Projects モードは、Quartus II ソフトウェアで合成されたデザインに対してのみ有効です。



Area Optimization Space（面積最適化スペース）

Area Optimization Space モードは、デザインのロジック・セル利用率に影響を与えるオプションを探索します。これらのオプションには、レジスタ・パッキングおよび Areaに設定された Optimization Techniqueがあります。

Custom Space（カスタム・スペース）

Custom Spaceモードを使用して、デザインのさまざまな最適化オプションの効果を選択的に探索します。このエクスプロレーション・スペースにより、どのオプションをどのモードで探索するかを完全に制御できます。Custom Spaceモードでは、DSEで指定できるすべての最適化オプションを探索することができます。

各エクスプロレーション・スペースで調整される設定の要約については、表 12–2を参照してください。

表 12–2.エクスプロレーション・スペースの要約注 (1)

検索タイプエクスプロレーション・スペース

Seed Sweep

Extra Effort

Physical Synthesis

RetimingArea

OptimizationCustom

Analysis & Synthesis Settings

最適化手法 — — √ √ √ √

WYSIWYG再合成の実行 — — √ √ √ √

ゲート・レベル・レジスタのリタイミングの実行

— — — √ — √

Fitter Settings

フィッタ・シード √ √ √ √ √ √

レジスタ・パッキング — √ √ √ √ √

PowerFit フィッタ・エフォートの増加

— √ √ √ — √

組み合わせロジックのフィジカル・シンセシスの実行

— — √ √ — √

レジスタのリタイミングの実行 — — — √ — √

表 12–2の注 :(1) DSEは Quartus IIプロジェクトを含むエクスプロレーション・スペースに対しては、合成エフォートを増加します。



DSE での Custom Space モードの使用について詳しくは、12–23 ページの「DSEのためのカスタム・スペースの作成」を参照してください。

シグネチャ・モード

シグネチャ・モードでは、DSEは fMAX、スラック、コンパイル時間、および単一パラメータの面積トレード・オフを解析します。1つのパラメータを複数のシードで実行すると、DSEは結果の平均値をレポートします。この情報により、そのパラメータがデザインに与える影響についての理解が深まります。DSEでのシグネチャ・モードの設定には、以下の 4つがあります。

■ Signature: Fitting Effort Level■ Signature: Netlist Optimizations■ Signature: Fast Fit■ Signature: Register Packing

各設定でデザイン固有の最適化オプションを探索します。例えば、Signature: Register Packing モードでは、DSE は 4 種類の設定 (OFF、Normal、Minimized Area、および Minimize Area with Chains) により Auto Packed Registers ロジック・オプションを探索し、各設定がデザインに与える影響についてレポートします。

最適化の目標

評価指数が性能またはロジック利用率、あるいはその両方のいずれであっても、デザインの探索においてデザイン評価指数はきわめて重要です。これらの評価指数により、デザインの要件に基づいて最良のコンパイルを決定することができます。Optimization Goal 設定にオプションを指定して、デザインの最適化目標を指定します。次に DSE はOptimization Goal 設定を使用して、最良のコンパイル結果を決定します。表 12–3に、6つの利用可能な最適化設定を要約します。

表 12–3. Optimization Goalの設定（２ /１）

設定説明Optimize for Speed（速度の最適化）

ワースト・ケース・スラック値が最小のエクスプロレーション・ポイントが最適なランとして選択されます。

Optimize for Area（面積の最適化）

ロジック・セル数が最小のエクスプロレーション・ポイントが最適なランとして選択されます。

Optimize for Power（消費電力の最適化）

熱電力の放逸が最小のエクスプロレーション・ポイント、および可能であれば正のワースト・ケース・スラック値が最適なランとして選択されます。



QoF (Quality of Fit)

QoF（Quality of Fit）はすべてのタイミング・ドメインを考慮するため従来のワースト・ケース評価指数に比べ優れたフィッティングの評価方法です。QoF は、ワースト・ケース・スラックが少し良いタイミング・ドメインだからといって、そのフィッティング結果をそのまま受け入れるということはしません。例えば、従来のワースト・ケース・スラック評価手法は、クロック Aに対して -2 nsのスラック、クロック Bに対して -5 nsのスラックを達成するフィッティングよりも、クロック Aに対して 1 ns のスラックおよびクロック Bに対して -5.5 nsのスラックを達成するフィッティングを適合します。区分線形関数を各ドメインのスラック値に適用することにより、QoFはスラックの多いドメインで飛躍的な改善があった場合でも、フィッティングの全体的な質の評価を不必要に歪曲することはありません。

代表的 QoF値を達成するには、タイミング要件を容易に満たすドメインのスラック値がタイミング要件をかろうじて満たすドメインのスラック値をオフセットしないようにします。これらの値を正しく相関させるために、DSEは区分線形関数をそれぞれのスラック値に適用して、それらを加算します。ドメインのスラックが改善されると、この関数はドメインにおける追加スラックのユニット当たりの改善を低減します。例えば、0 nsのスラックで始まるドメインにおける 100 ps の改善は、10 ns のスラックで始まるドメインにおける100 psの改善よりもより大きく重み付けされます。

デザインの QoFを計算するには、タイミング解析でレポートされるすべてのタイミング・ドメインに対してワースト・ケース・スラック値の合計を使用します。タイミング・ドメインには、Clock Setup、Clock Hold、tSU、tCO、tPD、tH、min tCO、min tPD などのタイミング・パラメータがあります。例えば、クロック Aの Clock Setupのスラックが -500 psで、クロック Bの Clock Setupのスラックが 200 psの場合、これら 2つのドメインの QoFは -700 psです。レポートされる QoF値が高くなるほど、QoFも向上します。

負スラックおよび障害があるパスの最適化

平均負ワースト・ケース・スラックが最良で、エラー・パスの数が最小のエクスプロレーション・ポイントが最適なランとして選択されます。

Optimize for Average Period（平均ピリオドの最適化）

マルチクロック・デザインの平均周期が最高のエクスプロレーション・ポイントが最適なランとして選択されます。

Optimize for Quality Fit（高品質フィットの最適化）

fit の質が最高のエクスプロレーション・ポイントが最適なランとして選択されます。

表 12–3. Optimization Goalの設定（２ /２）

設定説明



Ｔcl コンソールに以下の Tcl コマンドを入力することにより、すべてのデザインの QoFを計算することができます。

source [file join $::quartus(binpath) tcl_scripts dse calculate_quality_of_fit.tcl]

上の文の変数はすべて事前に定義されているため、変数の代入を行わないで、表示されているとおりに文を入力してください。

Search Method（検索方法）

Search Method 設定では、DSE で実行する検索の幅を制御できます。DSEには、Exhaustive search of Exploration SpaceとAccelerated searchof Exploration Space の 2 つの検索方法があります。これらの検索方法については、表 12–4を参照してください。

DSEフロー・オプション

以下のオプションにより DSE のコンフィギュレーションを制御できます。

■ DSEポイントからのリビジョンの作成■ エラーがあるパスがなくなった場合の探索の停止■ ベース・コンパイルが失敗した場合でも探索を継続■ 探索時の Quartus II PowerPlay Power Analyzerの実行■ すべてのコンパイルをアーカイブ■ 指定時間経過後にフローを停止■ エクスプロレーション・スペースのファイルへの保存■ SignalTap & SignalProbe Settingsを無視する■ 可能な場合はベース解析とコンパイルをスキップ■ コンパイル・スレッドの優先順位を降格■ DSEコンフィギュレーション・ファイル

表 12–4. Search Methods（検索方法）

Search Method（検索方法）説明Exhaustive search of Exploration Space エクスプロレーション・スペースで指定できるすべての設定を指定

したすべてのシードに適用します。この検索方法は、デザインに対して最適な設定を生成しますが、最も時間がかかります。

Accelerated search of Exploration Space 最初に最適な設定を決定し、次に指定されたすべてのシードで設定をスィープすることによって、デザインに最適なエクスプロレーション・スペースを見つけます。



DSEポイントからのリビジョンの作成

DSEでデザイン調査を実行した後、任意のエクスプロレーション・ポイントから Quartus IIのリビジョンを作成することができます。このオプションにより、同じスペース・ポイントに基づく複数のリビジョンを作成し、Quartus II ソフトウェア内でさらに最適化を促進することができます。図 12-3に Create a Revision From a DSE Pointダイアログ・ボックスを示します。

図 12-3. DSEポイントからのリビジョンの作成

DSEが探索での最良のスペース・ポイントを決定するために使用する基準は、Decisionカラムと呼ばれます。DSEがデザイン・スペースを探索すると、以下の不等式によって最適なエクスプロレーション・ポイントが変化します。

<現在の Decisionカラム値 > > <前の Decisionカラム値 >

デフォルトでは、DSE はワースト・ケース・スラックを Decision カラムとして探索に使用します。ワースト・ケース・スラックの Decisionカラムは、探索における最大のスラック値であり、I/Oタイミングまたはクロック・スラック値になります。Optionsメニューで Decisionカラムを変更できます。Optionsメニューで Advancedをクリックし、ChangeDecision Columnを選択します。表 12–5に使用可能な Decisionカラムを示します。Quartus II Timing Analyzer Report 内の任意のカラムをDecisionカラムにすることができます。

表 12–5. DSEによる Decisionカラムの変更（２ /１）

Decisionカラム名説明

Worst-case slack（デフォルト）エクスプロレーション・スペースにおけるワースト・ケース・スラックでの最適なエクスプロレーション・ポイントを決定します。

Clock Setup:'<クロック名 >':Slack

指定した <クロック名 >の最適なエクスプロレーション・ポイントを決定します。



エラーがあるパスがなくなった場合の探索の停止

DSEに、ベース・ポイントを含めて、エラー・パスのないポイントを検出した後、スペースの探索を停止します。DSEは All Failing Paths reportカラムでレポートされたエラー・パス数を使用して、この決定を行います。

ベース・コンパイルが失敗した場合でも探索を継続

Continue Exploration Even If Base Compilation Failsオプションをオンにすると、DSEはデザインのコンパイル・エラーが発生しても探索を継続します。例えば、タイミング設定がデザインに適用されない場合はDSEエラーが発生します。エラーが発生しても停止しないで、DSEに探索を継続させるには、このオプションをオンします。

探索時の Quartus II PowerPlay Power Analyzerの実行

Run Quartus II PowerPlay Power Analyzer During Explorationをオンにすると、DSEで探索を実行するたびに、Quartus II PowerPlay Analyzerが起動します。このオプションを使用すると、デザインをデバッグし、消費電力要件と性能最適化の間でトレード・オフを決定するのに役立ちます。

すべてのコンパイルをアーカイブ

Archive All Compilationsをオンにして、各コンパイル用に Quartus IIアーカイブ・ファイル (.qar)を作成します。これらのアーカイブ・ファイルは、デザインの作業ディレクトリ内の dseディレクトリに保存されます。

Clock Setup: '*': Slack すべてのクロックに最適なエクスプロレーション・ポイントを決定します。Worst-case minimum tCO Slack ワースト・ケースの最小 tCO スラックに最適なエクスプロレーション・ポ

イントを決定します。Worst-case tH Slack ワースト・ケース tHスラックに最適なエクスプロレーション・ポイントを

決定します。Worst-case tSU Slack ワースト・ケース tSU スラックに最適なエクスプロレーション・ポイント

を決定します。

<任意のカラム名 > タイミング解析レポートで使用できる任意のカラムに最適なエクスプロレーション・ポイントを決定します。

表 12–5. DSEによる Decisionカラムの変更（２ /２）

Decisionカラム名説明



指定時間経過後にフローを停止

Stop Flow After Timeをオンにすると、指定した日数、時間数、および分数の経過後に探索を停止します。

DSEはコンパイルを途中で停止しないため、探索時間が指定した値を超える場合があります。

エクスプロレーション・スペースのファイルへの保存

Save Exploration Space to Fileをオンにすると、DSEで探索されたすべてのオプションを含む <プロジェクト名 >.dseファイルが書き出されます。このファイルを使用または変更して、カスタム探索を実行できます。

SignalTap & SignalProbe Settingsを無視する

DSEは、SignalTap® IIまたは SignalProbe機能と互換性のない高度なフィジカル・シンセシス・オプションを使用します。このため、SignalTapIIまたは SignalProbeをオンにして探索のためにプロジェクトを開くと、DSEはエラー・メッセージを発行します。エラー・メッセージは次のようなものです。

Error Opening Project---------------------------Project is using SignalProbe.Please turn off SignalProbe before using this project with Design Space Explorer or Ignore SignalProbe Setting in your Design on the Options menu.

Ignore SignalTap and SignalProbe Settingsオプションをオンにすると、DSEはこのチェックをバイパスします。

デザインがすでに検証済みの場合、このオプションをオンにするとコンパイル時間が短縮され、リソース利用率が向上することがあります。

可能な場合はベース解析とコンパイルをスキップ

Skip Base Analysis & Compilation If Possibleオプションを指定すると、DSEは Analysis & Elaborationステージ、あるいは前の Quartus IIコンパイルからベース・ポイント・コンパイルの結果が得られる場合は、ベース・ポイント・コンパイルをスキップします。



コンパイル・スレッドの優先順位を降格

Lower Priority of Compilation Threads オプションにより、DSE はQuartus II実行コマンドの lower_priorityオプションを実行します。lower_priorityオプションは、Quartus II実行コマンドの優先順位を下げることがきでます。

DSEコンフィギュレーション・ファイル

多くのオプションがあり、各 DSE探索の動きをカスタマイズすることができます。例えば、シード値または分散探索の実行に使用するスレーブ・コンピュータのリストを指定することができます。DSE GUIを閉じるたびに、これらの値はコンフィギュレーション・ファイル dse.confに保存されます。DSEを起動するたびに、dse.confから値が読み出され、前の探索設定がリストアされます。

dse.confファイルの保存場所は、DSEを起動するオペレーション・システムによって異なります。表 12–6に、使用するオペレーション・システムでの dse.confファイルの保存場所を示します。

DSEコマンド・ライン・モードで指定した設定は、dse.confファイルに保存されません。

DSEの最新情報

この項では DSEの最新機能について説明します。これらの機能によりデザイン・スペース探索の処理効率が向上し、デザイン・スペースのさらなる最適化を提供します。

分散探索を使用したコンピュータの負荷分散

Distribute Compiles to Other Machinesを選択すると、DSEはクラスタ演算テクノロジを使用して、探索時間を短縮します。DSEは複数のクライアント・コンピュータを使用して、指定されたエクスプロレーション・スペースのポイントをコンパイルします。Distributed DSE オプションを選択すると、DSEは以下の動作モードのいずれかで動作します。

表 12–6. DSEコンフィギュレーション・ファイルの場所

OS ファイルの場所（デフォルト）コメントWindows %APPDATA%/Altera/dse.conf 変数%APPDATA%が未定義の場合、コンフィ

ギュレーション・ファイルは/.altera.quartus/dse.confに保存されます。

Unix ~/.altera.quartus/dse.conf


DSEの最新情報

■ Use LSF Resources: DSEは Platform LSFグリッド・コンピューティング・テクノロジを使用して、エクスプロレーション・スペースのポイントをコンピューティング・ネットワークに分配します。

■ Distribute Compiles to Other Machinesは、Quartus IIマスタ・プロセスを使用します。DSE はマスタとして機能し、Exploration Spaceのポイントをクライアント・コンピュータに分配します。

LSFリソースを使用した分散型 DSE

分散型 DSEテクノロジを使用する最も簡単な方法は、コンパイルしたモジュールを事前にコンフィギュレーションされたローカル・サイトのLSF クラスタにサブミットすることです。LSF ソフトウェアについて詳しくは、www.platform.comまたはシステム・アドミニストレータにお問い合わせください。Use LSF resources をオンにしてこの機能を有効にします。Configure Clientsオプションを選択すると、LSFキューを指定できます。

Quartus IIマスタ・プロセスを使用した分散型 DSE

DSEでローカル・エリア・ネットワーク内のコンピュータを使用してエクスプロレーション・スペースのポイントをコンパイルする前に、クライアントとして使用するコンピュータ上にQuartus IIソフトウェアのスレーブ・インスタンスを作成する必要があります。クライアント・コンピュータのコマンド・プロンプトで、以下のコマンドを入力します。

quartus_sh --qslave

このコマンドを複数のコンピュータで繰り返し入力すると、DSEで使用するQuartus IIソフトウェア・スレーブのクラスタが作成されます。ネットワーク上で Quartus IIソフトウェア・スレーブ・セットを作成したら、Configure Clientsダイアログ・ボックスで各スレーブ・コンピュータの名前を追加します。図 12-4に分散型探索のクライアント・エントリの一例を示します。



図 12-4. DSEのクライアント・エントリ

DSEは探索の開始時に Quartus IIソフトウェア・マスタ・プロセスの役割を担い、コンパイルするリストのスレーブにポイントを送ります。リストが空の場合、DSEはエラーを発行して検索を停止します。

Quartusスレーブの実行とコンフィギュレーションについて詳しくは、コマンド・プロンプトで次のコマンドを入力し、Help を参照してください。

quartus_sh --help=qslave

スレーブ・プロセスを実行するには、DSE の実行に使用したのと同じバージョンの Quartus IIソフトウェアを使用する必要があります。DSEの実行に使用しているQuartus IIソフトウェアのバージョンを確認するには、HELPを選択して About DSEをクリックします。分散型 DSE検索機能を使用するときに、複数の Quartus IIソフトウェア・バージョンを混在させた場合は、予期しない結果が発生する可能性がありますのでご注意ください。

同時ローカル・コンパイル

コンパイル時間を短縮するために、DSEは複数のエクスプロレーション・ポイントを同時にコンパイルします。Concurrent Local Compilationsオプションにより、DSE が実行するローカル・コンパイルの回数を指定できます。Concurrent Local Compilationsオプションでは、1～ 6の範囲の整数値を選択して、最大 6 つの同時コンパイルを指定することができます。このオプションは分散処理と併用することができます。ただし、そのためにはシステムが適切なリソースと同時コンパイルを実行するため



DSEの最新情報

のライセンス、および分散処理機能を備えている必要があります。同時ローカル・コンパイルの実行には、マルチプロセッサまたはマルチコア・システムが推奨されます。

Concurrent Local Compilations オプションには、同時コンパイルごとに個別のQuartus IIソフトウェア・ライセンスが必要です。例えば、4つの同時コンパイルを実行するには 4つのライセンスが必要です。十分な数の有効なライセンスがあることを確認してから、Concurrent Local Compilations 値を選択して、コンパイルを開始してください。

DSEのためのカスタム・スペースの作成

カスタム・スペースを使用して事前に定義された Exploration Space リストにないオプションの組み合わせを探索することができます。エクスプロレーション・スペースは XMLファイルで定義されます。次の項で、DSEで処理できるカスタム・スペースを作成するタグについて説明します。

カスタム・スペースは、以下の 3つのタグ・ペアで定義されます。

■ <DESIGNSPACE>および </DESIGNSPACE>■ <POINT>および </POINT>■ <PARAM>および </PARAM>

DESIGNSPACEタグ

<DESIGNSPACE>タグはカスタム・スペースでのエクスプロレーション・スペースの開始を定義します。終了タグ </DESIGNSPACE> は、エクスプロレーション・スペースの終了を定義します。これら 2つのタグはいずれもすべてのカスタム・スペースに必要です。

POINTタグ

POINT タグのペアは、必ず DESIGNSPACE タグ・ペア内で使用します。<POINT <name>=<stage> enabled=”<value>”> タグはエクスプロレー


ション・ポイントの開始を定義します。終了タグ </POINT>はエクスプロレーション・ポイントの終了を定義します。POINT タグは、<stage>値および特定のポイントを特定のDSE探索に対してアクティブにするかどうかも指定します。

以下のいずれかを POINTタグの ”<stage>”値として指定できます。

■ map—そのポイントの Analysis & Synthesis設定の変更を示します。


■ fit—そのポイントのフィッタ設定の変更を示します。■ seed—フィッタ・シードの変更を示します。■ llr—LogicLockプロパティの変更を示します。

POINTタグの <value>値は、特定のステージに対しそのエクスプロレーション・ポイントがアクティブであることを示す ”1”か、非アクティブであることを示す ”0”になります。

以下に POINTタグの一例を示します。

<POINT space=”map” enabled=”1”>...</POINT>

上記の例は Analysis & Synthesis設定でのポイントが変更され、解析および合成中にアクティブなことを示します。

PARAMタグ

PARAMタグ・ペアは必ず POINTタグ・ペア内で使用します。<PARAM name=”<parameter>”>タグは、特定のエクスプロレーション・ポイント向けに変更するパラメータの開始を定義します。終了タグ</PARAM> はパラメータの終了を示します。表 12–7 に Analysis &Synthesis設定および ”<parameter>” 値を示します。

表 12–7. Analysis & Synthesis設定注 (1)（２ /１）

Analysis & Synthesis設定説明値

STRATIX_OPTIMIZATION_TECHNIQUE Stratixデバイスに対する Quartus IIソフトウェアのコンパイルでの Analysis& Synthesis ステージで使用する最適化手法のタイプ

SPEED、AREA、BALANCED

CYCLONE_OPTIMIZATION_TECHNIQUE Cyclone デバイスに対する Quartus IIソフトウェアのコンパイルでのAnalysis & Synthesis ステージで使用する最適化手法のタイプ

SPEED、AREA、BALANCED

ADV_NETLIST_OPT_SYNTH_GATE_RETIME ゲート・レベル・レジスタのリタイミング

OFF、ON

ADV_NETLIST_OPT_SYNTH_WYSIWYG_REMAP WYSIWYGプリミティブ再合成 OFF、ON


DSEの最新情報

表 12–8にフィッタの設定を示します。以下に PARAMタグの一例を示します。

<PARAM name=”ADV_NETLIST_OPT_SYNTH_GATE_RETIME”> ON </PARAM>上記の例のポイントは、Analysis and Synthesis設定のゲート・レベルのリタイミングがエクスプロレーション・スペース・ポイントでオンになることを示しています。

シンプル・カスタム・スペース

以下のカスタム・エクスプロレーション・スペースの例は、Analysis &Synthesis 設定およびフィッタ・コンパイル・ステージを使用してシード・スィープを実行するシンプル・カスタム・エクスプロレーション・スペースを示しています。

DSE_SYNTH_EXTRA_EFFORT_MODE Quartus II ソフトウェア合成エフォートを制御します。

MODE_1、MODE_2、MODE_3

表 12–7の注 SS(1) デバイス・ファミリには、すべての Analysis & Synthesis設定は指定できないものもあります。

表 12–7. Analysis & Synthesis設定注 (1)（２ /２）

Analysis & Synthesis設定説明値

表 12–8.フィッタの設定注 (1)

フィッタの設定説明値AUTO_PACKED_REGISTERS_STRATIX Stratixデバイスのレジスタ・

パッキングNORMAL、MINIMIZE_AREA、MINIMIZE_AREA_WITH_CHAINS

AUTO_PACKED_REG_CYCLONE Cycloneデバイスのレジスタ・パッキング

OFF、MINIMIZE_AREA、MINIMIZE_AREA_WITH_CHAINS

INNER_NUM PowerFitフィッタ・エフォート・レベル

{整数値 }

PHYSICAL_SYNTHESIS_COMBO_LOGIC 組み合わせロジックのフィジカル・シンセシス

OFF、ON

PHYSICAL_SYNTHESIS_REGISTER_DUPLICATION

レジスタ複製のフィジカル・シンセシス

OFF、ON

PHYSICAL_SYNTHESIS_REGISTER_RETIMING

レジスタ・リタイミングのフィジカル・シンセシス

OFF、ON

表 12–8の注 :(1) デバイス・ファミリには、すべてのフィッタの設定は指定できないものもあります。



<DESIGNSPACE><POINT space="map" enabled="1">

<PARAM name="CYCLONE_OPTIMIZATION_TECHNIQUE">SPEED</PARAM> <PARAM name="ADV_NETLIST_OPT_SYNTH_GATE_RETIME">ON</PARAM> <PARAM name="ADV_NETLIST_OPT_SYNTH_WYSIWYG_REMAP">ON</PARAM> <PARAM name="STRATIX_OPTIMIZATION_TECHNIQUE">SPEED</PARAM> </POINT><POINT space="fit" enabled="1"> <PARAM name="PHYSICAL_SYNTHESIS_REGISTER_RETIMING">ON</PARAM> <PARAM name="PHYSICAL_SYNTHESIS_REGISTER_DUPLICATION">

ON</PARAM> <PARAM name="AUTO_PACKED_REG_CYCLONE">OFF</PARAM> <PARAM name="AUTO_PACKED_REGISTERS_STRATIX">OFF</PARAM> <PARAM name="SEED">3</PARAM> <PARAM name="PHYSICAL_SYNTHESIS_COMBO_LOGIC">ON</PARAM></POINT></DESIGNSPACE>

上記の例では、合成設定を変更する 1つのmapエクスプロレーション・ポイントと１つのQuartus IIフィッタ設定を変更する fitエクスプロレーション・ポイントの 2つのポイントを持つカスタム・エクスプロレーション・スペースを定義しています。mapポイントは、速度の最適化手法を設定し、ゲート・レベル・リタイミングおよびWYSIWYG再合成をオンにします。fit ポイントでは、レジスタ・リタイミング、レジスタ複製、および組み合わせロジックのフィジカル・シンセシスをオンにし、レジスタ・パッキングをオフにし、シード値 3を使用します。

カスタム・スペース XML手法

以下の例には、カスタム・エクスプロレーション・スペース・ファイルの XML フォーマットを記述した XML 手法が含まれています。最新のXMLエディタまたは XML検証ツールを使用して、この手法に対する任意のカスタム探索ファイルの妥当性検査を行うことができます。

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?><xs:schema xmlns:xs="http://www.w3.org/2001/XMLSchema" elementFormDefault="qualified"

attributeFormDefault="unqualified"><xs:element name="DESIGNSPACE">

<xs:annotation><xs:documentation>The root element of a design space

description</xs:documentation></xs:annotation><xs:complexType>

<xs:sequence minOccurs="0" maxOccurs="unbounded"><xs:element ref="POINT"/>

</xs:sequence><xs:attribute name="project" type="xs:string" use="optional"/>



改訂履

表 12–9

日付＆ドバー

2006年 1

2006年 5

2005年 1

2005年 5

2004年 1

2004年 6

2004年 2

DSEの最新情報

歴表 12–9に、本資料の改訂履歴を示します。

.改訂履歴

キュメント・ジョン変更内容概要

1月 v6.1.0 改訂履歴を追加。 Stratix III のサポート情報を追加。

月 v6.0.0 Quartus IIソフトウェア・バージョン 6.0.0向けに更新。● TimeQuestタイミング・アナライザの機能を更新。

0月 v5.1.0 12章に変更（バージョン 5.0では 10章でリリース）。

月 v5.0.0 10章に変更（バージョン 4.2では 9章でリリース）。

2月 v2.1 ● 表および図を更新。● Quaruts IIソフトウェア・バージョン 4.2の新機能。

月 v2.0 ● 表および図を更新。● Quaruts IIソフトウェア・バージョン 4.1の新機能。

月 v1.0 初版


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