GOWINで加算の性能を調べてみる

はじめに

最近 GOWIN を触る機会も多いのですが、他のベンダーさんの FPGA とくらべてあまり深いところまでは触っていません。

また、 AMD の CARRY8 のようなものが無いのではという噂も聞いたのと、LUT4 であるという点なども加味して、大雑把に性能を調べておこうと思って触ってみました。

やったこと

合成に時間がかかるのは嫌なので、 Tang Nano 4k (GW1NSR-LV4CQN48PC6/I5) をターゲットに、カウンタの幅を変えて合成し、レポートの Fmax を調べるという事をやりました。

GOWIN EDA は V1.9.11.02 (64-bit) [Windows版]を使っています。

合成したコードは下記の通りで、WIDTH を変えて実験します。

`default_nettype none

module tang_nano_4k_adder
        #(
            parameter int   WIDTH = 32
        )
        (
            input   var logic           in_reset_n,
            input   var logic           in_clk,     // 27MHz

            output  var logic   [0:0]   led_n
        );
    

    logic   [WIDTH-1:0]  counter;
    always_ff @(posedge in_clk) begin
        if ( !in_reset_n ) begin
            counter <= 0;
        end
        else begin
            counter <= counter + 1;
        end
    end
    assign led_n[0] = ~counter[WIDTH-1];

endmodule


`default_nettype wire

合成結果のレポートで fmax を探すとこのように出てくるようです。

結果

本格的にやるならスクリプト書いても良かったのですが、手っ取り早く手動で合成を繰り返しました(笑)。

bit数	MHz	LUT	Regs
1	レポート無し	1	1
2	368.474	3	2
3	322.238	4	3
4	296.991	5	4
5	342.906	7	5
6	378.582	8	6
7	330.006	9	7
8	326.435	10	8
9	318.041	11	9
10	348.501	12	10
11	306.913	13	11
12	335.184	14	12
16	311.387	18	16
32	203.419	34	32
64	148.368	66	64
128	67.424	132	128
256	39.306	262	256