前言
在FPGA开发中，Vivado编译的漫长过程一直是限制开发效率的主要瓶颈之一。那么，怎么提高Vivado的编译速度呢？一般的思路是以下几个：
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Vivado多线程设置，Vivado默认最大线程为2，设置到最大的32线程，是否可以让Vivado编译更快？ -
同一CPU，运行频率越高（超频），Vivado是不是编译更快？ -
内存大小足够时，内存读写频率越高，Vivado是不是编译越快？ -
选择特定的Vivado版本，如Vivado 2024.2是不是比Vivado 2021.2编译更快？ -
Ubuntu系统下的Vivado是不是比Windows下的编译更快？ -
禁用非必要报告/信息是否速度更快？ -
不同的综合/实现策略是否影响编译速度？影响有多大？ -
不使用GUI界面，只用CMD运行TCL命令编译Vivado工程，是否速度更快？ -
Vivado有两种开发方式，Project Mode和Non-Project Mode，哪种速度更快？ -
使用模块化综合（Out-of-Context, OOC）是否速度更快？ -
增量编译可加快除第一次外的编译速度，怎么设置？
本系列文章将设置不同条件对Vivado编译速度进行详细测试，评估哪些手段能提高Vivado的编译速度。
注：这里的“编译”是借用的一些高级语言（如C语言）的说法，表示从代码生成比特流这一过程。对于硬件描述语言（HDL），这一流程的标准说法是综合（Synthesis）+实现（Implementation）。但“编译”一词已深入人心，且更简洁，所以本文还是使用“编译”一词。
一、电脑与操作系统信息
本系列文章所有测试均基于以下硬件平台。
| 硬件/软件 | 型号/版本 | 说明 |
|---|---|---|
| CPU | AMD 9950X | 16核32线程，基准主频4.3GHz，超频后最高频率约5.6GHz（除超频实验部分特意关闭了超频设置外，其它所有实验均在超频条件下进行） |
| 内存 | DDR5 32G×2 C32 | 基准读写速度5600MHz，内存超频后速度为6400MHz（同样，除超频实验特意关闭了内存超频设置外，其它所有实验均在内存超频条件下完成） |
| 硬盘 | 2T SSD | Vivado编译速度应与硬盘无关 |
| GPU | NVIDIA 2060S | Vivado编译速度应与GPU无关 |
| 操作系统 | Win11 专业版 24H2 | 因目前新推出的电脑不再支持Win10（当然Win10下也能用，但很多硬件驱动会有问题），故本系列实验对于Windows系统仅测试了Win11 |
二、测试实验设计思路
实验设计主要基于以下几点思路：
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使用Vivado自带的示例工程，方便其他人复刻实验； -
选用中规模，中大规模，大规模三种规格同时也是三种不同芯片的示例工程，以排除特定芯片的影响； -
综合和实现策略均使用Vivado各版本自带的 默认策略； -
编译期间，关闭杀毒软件、浏览器、办公软件等可能占用CPU和内存的应用程序，关掉任务管理器中除Vivado外的所有程序，仅允许部分软件内存占用很少的软件在后台运行；确保Vivado能调用全部CPU和内存资源； -
保证Vivado软件总是处于前台（我发现这个在Win11系统真的很影响编译速度，挺奇怪的）； -
单一变量，每项对比均保证单一变量。例如，要比较最大线程是否对Vivado编译速度有影响，那么就保证在其它变量（如电脑状态，后台运行软件，Vivado版本、测试工程等）完全一致的条件下进行实验； -
为防止偶然因素影响，每次编译实验进行两次（每次编译完成后，使用 reset_project命令即可复位工程到初始状态），两次编译的各项时间相差在10s以内认为实验有效，否则实验可能存在问题，最后取两次编译时间的平均值。（后续文章都展示了两次实验截图，但实际上每个实验条件都至少跑了4~10次，并确保每次编译时间都差不多）
三、测试用的示例工程
经过多次测试，最终选取以下三个Vivado自带示例工程作为测试工程。
这几个工程基本2018年之后的Vivado版本都包含，具有一般性。工程复杂度中等，编译时间不会太长，便于完成多轮测试。
注意：在Select Project Template（选择工程模版）界面，先点击Refresh将示例工程更新到最新版之后，再进行选择。
3.1 CPU（HDL）–xc7k70tfbg676-2
示例工程：CPU（HDL），芯片选择xc7k70tfbg676-2。
为便于说明，此实验条件后续简称为CPU。
3.2 MicroBlaze Design Presets–Artix-7 AC701 Evaluation Platform
示例工程：MicroBlaze Design Presets，板卡选择Artix-7 AC701 Evaluation Platform（对应芯片为xc7a200tfbg676-2）。
为便于说明，此实验条件后续简称为MB。
3.3 Zynq UltraScale+MPSoC Design Presets–Zynq UltraScale+ZCU102 Evaluation Board
示例工程：Zynq UltraScale+MPSoC Design Presets，板卡选择Zynq UltraScale+ZCU102 Evaluation Board（对应芯片为xczu9eg-ffvb1156-2-e）。
为便于说明，此实验条件后续简称为ZYNQU。
四、后续文章说明
后续文章将基于上述的硬件平台和测试工程，对Vivado编译速度进行多轮测试，主要关注的可能影响编译速度的点有：
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线程数 -
CPU主频 -
内存读写速度 -
Vivado版本，如2018.3、2019.2、…、2024.2、2025.1等 -
操作系统，如Ubuntu -
…
敬请期待！
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