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2.1.5 Constraints
Constraints sind Festlegungen oder Richtlinien zur Steuerung der automati-
sierten Entwurfsschritte von der Register-Transfer-Synthese bis hin zur Plat-
zierung und Verdrahtung. Für eine laufzeitrobuste Funktionsbeschreibung, die
nur aus Abtastprozessen und kombinatorischen Prozessen besteht, genügen in
der Regel Constraints für das Anschlussverhalten:
• geometrische Constraints für die Anordnung der Anschlüsse,
• Constraints für das elektrische Verhalten der Anschlüsse
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und
• Constraints für das Zeitverhalten.
Schaltungen mit hoher Packungsdichte, laufzeitintoleranten Signalen oder Ge-
schwindigkeitsanforderungen im Grenzbereich verlangen weitere Constraints.
Ihr Entwurf erfordert manuelle Strukturvorgaben und zum Teil auch manuelle
Vorgaben für die Platzierung und Verdrahtung. Dazu werden die kritischen
Schaltungsteile in einer Strukturbeschreibung aus vorentworfenen Baustei-
nen zusammengesetzt. Zusätzlich wird der Synthese über Constraints mit-
geteilt, dass sie die kritischen Strukturelemente nicht wegoptimieren, mit
anderen Schaltungsteilen zusammenfassen oder duplizieren darf. Diese Con-
straints schalten praktisch die automatische Optimierung aus oder schränken
sie ein. Der Entwickler sollte genau wissen, was er tut, wenn er solche Con-
straints einsetzt. Die automatisch generierten Lösungen sind recht gut und
nur mit einem detaillierten Expertenwissen über die Zusammenhänge zwi-
schen der Beschreibungsstruktur, der Schaltungsstruktur und den Gütekenn-
größen Aufwand, Geschwindigkeit und Stromverbrauch zu überbieten. Kapi-
tel 4 behandelt später diese Zusammenhänge, aber nicht so detailliert, dass
es für einen professionellen Handentwurf ausreicht. Die Fixierung von inter-
nen Strukturelementen ist wiederum die Voraussetzung, Constraints für die
Anordnung der Strukturelemente vorzugeben. Mit Anordnungs-Constraints
ist für jedes Strukturelement beschreibbar, wo oder in Nachbarschaft welcher
anderen Strukturelemente es angeordnet werden soll. Auf diese Weise lassen
sich Verzögerungszeiten genau einstellen oder minimieren.
Der nachfolgende Exkurs beschränkt sich auf das Entwurfssystem ISE, das
auch in den Web-Projekten verwendet wird. Die einfachste Art der Constraint-
Vorgabe in diesem System ist, sie in die ucf-Datei (ucf -
u
ser
c
onstraints
f
ile) zu schreiben [1]. Constraints für das Anschlussverhalten beziehen sich
auf Signale. In der ucf-Syntax ist das Schlüsselwort für Signal »NET«. Jedes
Anschlusssignal hat in der Schaltungsbeschreibung einen Namen, der in den
ucf-Einträgen in Hochkommas zu setzen ist. Für Bitvektoren wird jedes Bit
einzeln betrachtet. Der Index steht in spitzen Klammern. Jedem Anschlusssi-
gnal ist in der Regel ein Gehäuseanschluss zuzuordnen. Das erfolgt mit dem
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Zu den elektrischen Eigenschaften der Anschlüsse digitaler Schaltungen gehören
die Spannungswerte zur Darstellung der Signalwerte »0« und »1«, die Umschalt-
schwelle zwischen beiden Signalwerten, der Innenwiderstand der Ausgangstreiber
und der Eingangswiderstand der Empfänger.
