在FPGA开发中尽量避免全局复位的使用？（5） 自由度, 开发, 电脑, 网络, 影响

pengpengpang

复位操作消耗的资源远比你想象的要多
               在FPGA设计中，我们往往习惯在HDL文件的端口声明中加入一个reset信号，却忽略了它所带来的资源消耗。仔细分析一下，竟会有如此之多的影响：
•        复位网络需要占用布线资源
♦                       导致其余信号的布线信号受到影响，降低了它们布线的自由度。
♦                       增加的布线网络往往需要使用更高速率的芯片。
♦                       复位网络占用大量布线资源，使得Place&Route的时间大大增加，如果电脑是老爷机则让人十分痛苦。
•        复位信号需要占用大量的逻辑资源
♦                       复位信号需要使用触发器的专用复位管脚。
♦                       可操作的复位信号往往导致D触发器的输入前增加额外的门操作或专用的复位信号输入。
♦                       增大整个设计 的尺寸。
♦                       额外的逻辑消耗降低了系统的性能。
•        阻止了使用高效特征，如Xilinx FPGA特有的SRL16E 移位寄存器。
♦                       SRL16E可以在一个LUT中实现多达16个触发器。
♦                       SRL16E 实现的虚拟触发器不支持复位操作，这使得HDL设计中带有复位操作时，综合工具无法有效利用SRL16E 资源。有可能增加多达16倍的资源消耗。
在Xilinx网站的白皮书 WP275 .pdf:《Get your Priorities Right - Make your Design Up to 50% Smaller》中提到了复位信号是如何影响FPGA资源利用率的，有兴趣的朋友可以去读一下。
               总结一下，Xilinx FPGA设计中一般不需要插入全局复位网络，这样我们在写程序的时候就不必每个模块都加入reset端口了，既方便了程序书写，又减小了编译时间，还减少了资源占用。绝大多数情况下，重配置或者上电过程中，所有的触发器和RAM等都可以被预设初始状态，所以全局复位是完全没有必要的，因为所有的信号都已经具有明确的初值！Xilinx FPGA都已经经过充分验证，所以扫描逻辑和运行测试向量都不再是必须的操作，全局复位作为这些操作的一部分自然也不再需要。
复位操作还会影响到器件的资源占用、布局布线和实现效果，所以及时非得使用复位操作，也可以在局部仔细地设计复位网络。FPGA的设计真是博大精深，好多感觉上是约定俗成的东西，在实际实现中竟然有时候是完全不合理的。欢迎大家一起讨论。