图2. Quartus II设计软件中的物理综合工具设置。

目前的FPGA体系结构有两个级别或者层次。第一级是逻辑模块，它是LAB逻辑单元组或者集合。层次的第二级由逻辑单元组成，每个逻辑单元含有一对寄存器，一对查找表和一对全加器。在Altera FPGA中，这类逻辑单元被称为自适应逻辑模块(ALM)。这些逻辑模块堆叠成阵列的形式，通过一定数量的连线(布线)与片内存储器模块、DSP模块和IO模块连接起来，从而构成了FPGA体系结构。

在典型设计流程中，进行两次布局。第一步是在逻辑模块级对整个设计进行布局。完成后，布局算法将逻辑放在逻辑单元级。由于物理综合工具依靠精确的信息，因此经过第二次布局后，很容易看出物理综合结果得到了提高，产生质量更好的结果(QoR)，从而提高了效能。

物理综合工具能够提高效能的另一应用是结合渐进式设计流程进行设计。在这种方法中，不是在整个设计中使用物理综合，而是将其应用到每个模块上。由于物理综合工具重点放在它需要的模块上，因此，这不但有助于缩短编译时间，而且还提高了性能。

物理综合工具是Altera Quartus II布局布线工具的一部分。物理综合工具为用户提供优化选择和努力等级，以提高性能和效能。下面列出了用户可以控制的某些优化选项。

可提高性能的物理综合

组合逻辑物理综合：工具基于精确的信息来进一步优化组合逻辑。这一选项使Quartus II物理综合工具能够重新综合设计中的组合逻辑，缩短关键通路的延时，提高性能。

异步流水线物理综合：装入和清除等流水线异步信号。这一选项使Quartus II物理综合工具能够在装入和清除信号中插入流水线寄存器，提高性能。

用于寄存器的物理综合

重新定时：使工具能够自动进行寄存器平衡。这一选项使Quartus II能够在组合电路间移动寄存器，提高性能。

寄存器复制：对扇出较多寄存器进行复制。这一选项使Quartus II能够根据布局信息来复制寄存器，提高性能。

用于适配的物理综合

组合逻辑物理综合：这是对组合电路进行第二次优化。Quartus II对组合电路进行第二次优化，以帮助适配设计。

完成逻辑至存储器映射：这将组合逻辑映射到存储器，从而减小面积。Quartus II将组合逻辑自动映射到未使用的存储器模块中，以减小面积，适配设计。

Quartus II还提供渐进式设计流程，同时支持自上而下和自下而上的设计流程。这类流程用于缩短编译时间，提高性能。

本文小结

当今的大部分企业都希望在竞争中能够将自己的产品率先推向市场。作为主动战略，提高效能和产品及时面市是任何产品获得成功的关键。利用物理综合工具来提高设计性能意味着更短的设计周期和更高的效能。能够高效地使用这类工具的设计人员必将获胜。