防止共享加法器逻辑

Question

假设以下 VHDL 组件：

library ieee;
use ieee.std_logic_1164.all;
use ieee.numeric_std.all;

entity adder is
    port
    (
        iClk : in std_logic;

        iDataA : in unsigned(7 downto 0);
        iDataB : in unsigned(7 downto 0);
        iDataC : in unsigned(7 downto 0);

        oResultA : out unsigned(7 downto 0);
        oResultB : out unsigned(7 downto 0)
    );
end entity;

architecture behaviour of adder is
begin
    process
    begin
        wait until rising_edge(iClk);
        if iDataB /= 0 then
            oResultA <= iDataA + iDataB;
        else
            oResultB <= iDataA + iDataC;
        end if;
    end process;
end behaviour;

可以看出，它包含两个附加项。 我预计综合逻辑也将包含两个加法器。 相反，Quartus 似乎认为只使用一个加法器并将第二个输入复用到它是一个好主意（参见下面的 RTL）。 在我看来，这没有任何意义。 它不节省硬件资源，因为多路复用器需要与加法器所需数量相同的逻辑元件。 此外，多路复用器需要等到 if 条件被评估，这会导致更糟糕的时序。

我在使用更大的组件和大型 state 机器时发生过这种情况，这会导致时序违规。 如何防止这种“优化”？ 我已将优化模式设置为“Performace (Aggressive – 增加运行时间和面积)”，但似乎并没有什么不同。 导致预期结果的唯一方法是引入额外的信号，如下所示：

tmpA <= iDataA + iDataB;
tmpB <= iDataA + iDataC;

process
begin
    wait until rising_edge(iClk);
    if iDataB /= 0 then
        oResultA <= tmpA;
    else
        oResultB <= tmpB;
    end if;
end process;

有没有更好的方法来做到这一点，因为它使代码真的很难阅读。 我正在使用带有 Max10 FPGA 的 Quartus 20.1。

RTL 视图：

Answer 1

检查名为“自动资源共享”的选项（在高级合成器设置中）是否已关闭。 资源共享使合成器能够执行您不想执行的加法器共享。

或者

将您的加法器放在不同的层次结构层中（即在单独的实体中），然后设置一个属性以防止它被优化，称为keep ：

attribute keep: boolean;
attribute keep of my_adder0: label is true;
attribute keep of my_adder1: label is true;

其中my_adder0和my_adder1是您的加法器实例的标签。