主要内容包括:
- RTL(Gate level) Synthesis(RSYN):寄存器传输级(门级)综合(RSYN)
RTL,即Register Transfer Level,作为一种在硬件描述语言中占据重要地位的抽象层次,其主要作用在于对数字电路的行为进行精准且详尽的描述。众多研究表明,RTL能够以一种高度结构化和规范化的方式来展现数字电路中信号的传输和状态的改变。例如,在复杂的微处理器设计中,RTL可以清晰地定义各个寄存器之间的数据流动和控制逻辑。
门级(Gate level),作为更底层的描述方式,直接与逻辑门电路相对应。从历史的角度来看,早期的数字电路设计主要依赖于门级描述,因为那时的技术和工具相对有限。然而,随着电路规模的不断扩大,门级描述变得愈发繁琐和难以管理。
RSYN,也就是Synthesis,代表着综合这一关键概念,其核心任务是将RTL描述成功转化为门级电路。这一过程并非简单的直接转换,而是涉及到一系列复杂的算法和优化策略。在当今高度集成化的电路设计领域,高效的RSYN技术对于提高电路性能、降低功耗以及减小芯片面积等方面都具有至关重要的意义。例如,在智能手机芯片的设计中,通过精准的RSYN,可以在有限的空间内实现更强大的功能和更低的能耗。
- Data and Spec Input:数据和规格输入。
在综合这一至关重要的过程当中,所需输入的数据具有多样性和关键性。其中,像 RTL 代码这样的元素占据着核心地位。RTL 代码以其独特的语法和结构,详细地描绘了数字电路的逻辑和功能。众多学者的研究成果都表明,高质量且准确无误的 RTL 代码能够为综合过程提供坚实的基础,确保最终生成的电路具备预期的性能和功能。
除了 RTL 代码,规格方面的输入同样不容忽视。例如时序约束,它严格规定了电路中信号传输和处理的时间要求。从历史发展的视角来看,随着电路工作频率的不断提高,对时序约束的精准度和严格性要求也日益增强。早期的简单电路可能对时序的要求相对宽松,但在如今高度复杂的集成电路中,哪怕是微小的时序偏差都可能导致整个系统的故障。
功耗约束也是输入规格中的重要组成部分。在能源效率备受关注的当下,降低电路的功耗成为了设计的关键目标之一。功耗约束不仅影响着电路中各个组件的选择和配置,还在很大程度上决定了综合过程中所采用的优化策略。以移动设备为例,为了延长电池续航时间,必须在综合过程中严格遵循功耗约束,以实现低功耗的电路设计。在综合过程中,输入的数据(如 RTL 代码)和规格(如时序约束、功耗约束等)都具有极其重要的作用,它们共同决定了综合的效果和最终生成电路的质量。
- Task Running monitor:任务运行监控
在综合任务紧锣密鼓的执行过程中,对任务运行状态展开全面且细致的监控具有极其关键的意义。这一监控行为宛如一双敏锐的眼睛,时刻关注着任务推进的每一个细微环节。
众多相关领域的研究成果都指出,有效的监控能够为任务的顺利开展提供坚实的保障。通过实时获取任务运行的各类数据和指标,如任务的执行进度、资源的消耗情况以及系统的负载水平等,我们能够清晰地了解任务的实时状态。
以一个大型软件开发项目的综合任务为例,对代码编译和集成的监控能够及时发现潜在的错误和冲突。若在编译过程中出现语法错误,监控系统能够迅速捕捉到这一问题,并及时向开发人员发出警报,使其能够迅速采取措施进行修正。
此外,对于一些对时间要求极为严格的综合任务,如金融交易系统的实时数据处理,监控任务运行状态能够确保其严格按照预定的时间节点完成各项操作,避免因延迟而导致的重大经济损失。对综合任务运行状态的监控是确保任务能够一路畅行无阻,并及时发现潜在问题、高效解决问题的重要手段,为任务的成功完成保驾护航。
- Data and result analysis:数据和结果分析
在综合完成后,需要对输出的数据和结果进行分析,以验证综合的正确性和性能是否满足要求。
- Data output:数据输出
这指的是综合过程中或综合完成后,输出的数据,如门级网表、时序分析报告等。
- Hints:提示/建议
在综合过程中或结果分析中,给出的有助于改进设计或解决问题的建议或提示。
- Design Template:设计脚本模版
何谓综合?
RSYN 乃是一种极具效能的优化方法,在整个电路设计的流程中发挥着举足轻重的作用。它具备独特而强大的功能,能够实现从寄存器传输级的网表输入到门级网表的精准转化,或者针对已经具备布局信息的门级网表展开再度优化。
从历史的角度回溯,早期的电路设计方法相对简单粗暴,而 RSYN 的出现则带来了革命性的变革。当获取到初始输入的布局规划和 RC(电阻-电容)提取信息之后,它展现出卓越的能力,能够巧妙地放置核心单元。这一过程并非简单的操作,而是需要综合考虑众多因素,如同精密的棋局布局。
同时,RSYN 还致力于尝试消除所有时序和 DRC(设计规则检查)违规,从而满足严苛的设计约束。这就好比是在复杂的道路网络中,确保每一辆车都能按照既定的规则和时间准确无误地行驶。
在优化的范畴方面,涵盖了多个关键领域。就时序而言,它精心调整电路中信号的传输时间,确保数据的准确和及时处理;在功耗方面,通过精细的策略降低电路的能耗,以适应节能环保的时代需求;对于面积,它巧妙地优化电路的布局,以最小的空间实现最大的功能。其合成方法丰富多样,令人瞩目:
- 添加缓冲器能够有效地增强信号的稳定性和传输效率;
- 调整尺寸,特别是门的大小,如同为电路的运行调节合适的节奏;
- 重构网表则像是重新搭建一座更为稳固和高效的桥梁;
- 重新映射逻辑宛如为思维的路径重新规划方向;
- 交换引脚仿佛是在调整电路中的交通枢纽;
- 删除缓冲器则是在确保稳定的前提下精简结构;
- 移动实例如同为电路中的元件寻找更合适的位置;
- 应用有用的时钟偏斜则像是巧妙地利用时间差来优化性能。
RSYN 以其全面而深入的优化能力,多样化的合成方法,为现代电路设计带来了巨大的价值和突破,有力地推动了电子技术的不断进步和发展。
如何开始?
在当今的电子设计领域,常常会使用由 Synopsys、Cadence 或者其他第三方所发布的 EDA(电子设计自动化)软件。这些软件在行业中占据着至关重要的地位,并且拥有着广泛的应用场景。
从历史的发展脉络来看,早期的电子设计工作主要依赖于人工绘图和计算,效率低下且容易出错。然而,随着技术的不断进步,EDA 软件的出现彻底改变了这一局面。
Synopsys 和 Cadence 作为行业内的知名企业,其发布的 EDA 软件具备强大而丰富的功能。以 Synopsys 的某款 EDA 工具为例,它在芯片设计的前端到后端都能提供高效的支持。而 Cadence 的相关软件则在模拟电路设计方面表现出色。
其他第三方发布的 EDA 软件也各有特色,它们共同构成了一个多元化的市场。
这些 EDA 工具在运行时,会精准地读取预定义的输入文件。这些输入文件包含了各种各样的关键信息,比如电路的结构、元件的参数、设计的性能指标等等。
然后,它们会严格地根据预先设定的设计规格和要求来实现整个设计过程。这一过程就像是一位技艺精湛的工匠,依据精确的蓝图打造出精美的作品。
例如,在智能手机芯片的设计中,EDA 工具会根据对性能、功耗和面积的严格要求,精心布局电路,优化逻辑结构,以确保最终的芯片能够满足市场的高要求和用户的期待。
总之,Synopsys、Cadence 或其他第三方发布的 EDA 软件在电子设计中发挥着不可或缺的作用,极大地提高了设计效率和质量,推动了电子行业的快速发展。
主要工具:
- DC(Design Compiler):是Synopsys公司的一款逻辑综合工具,用于将RTL描述转换成门级网表。它支持多种优化技术,如逻辑重写、资源共享、面积优化等,以达到性能、功耗和面积的最佳平衡。
- Genus:是Cadence公司的一款逻辑综合工具,也具备将RTL代码转换成门级网表的能力。它提供了高级的综合和优化功能,支持多种工艺节点和设计约束。
DC设计流程:
读取配置文件
- 参考库路径和文件
- 工具选项
- 运行和过程变量
导入设计文件
- 网表文件
- RC技术文件
设置工艺设计角
- 读取多工艺设计角配置文件
- 导入CPF/UPF文件
配置时序约束文件
- SDC (Configure SDC for multiple mode)
- 时钟模式: ideal
配置设计规则约束
- 导入derating 文件
- 导入通用设计规格
配置或者导入RC表
- 设置寄生参数抽取模式
- 设置设计输入/输出约束和负载
导入布图布局(optional)
- IO/Memory/Power Grid/blockage
- 报告物理设计统计数据
数据导出
- 设计QoR、网表、SDC、.lib
设计初始配置
各种文件的说明:
物理参考库:
- 单元格布局?。包含金属层、通孔、引脚和阻挡形状的信息。定义了端口和布线轨迹的信息。
- 这个翻译简要而准确地传达了原文的意思,其中:
- “Layout of cell” 翻译为“单元格布局”,这是集成电路设计中常用的术语,指的是一个设计单元(如标准单元、宏单元等)的物理布局。
- “Metal” 翻译为“金属层”,在集成电路设计中,金属层用于连接各个元件,形成电路。
- “Via” 翻译为“通孔”,它是连接不同金属层之间的导电通道。
- “Pin” 翻译为“引脚”,指的是单元与外部连接的部分。
- “blockage shape” 翻译为“阻挡形状”,这通常指的是在布局中不能放置元件或布线的区域。
- “Defined port and wire track information” 翻译为“定义了端口和布线轨迹的信息”,这指的是在布局设计中,已经明确了各个端口的位置以及布线轨迹的走向和规则。
复合电流源(Composite Current Source,简称CCS):
CCS所涵盖的内容颇为丰富,其不仅囊括了至关重要的.lib(库)信息,而且还精准地定义了噪声模型。这在整个系统的设计与分析中具有不可忽视的作用。时序接收器模型展现出了独特的设计理念,它巧妙地运用了两个截然不同的电容值,而非传统的单一集总电容。这种创新的设计方式为模型的准确性和实用性带来了显著的提升。
第一个电容值承担着特殊的使命,它被用作在达到输入延迟阈值之前的负载。这就好比是在一场赛跑中,它是起跑阶段的重要助力。而当输入波形成功达到这一关键的阈值时,负载会迅速而灵活地动态调整为第二个电容值。这种精妙的设计在存在米勒效应(Miller Effect)的复杂情况下,能够更加出色地近似负载效应。从理论层面来看,米勒效应会导致电容值的变化和信号的失真,而这种双电容值的模型能够更好地应对和模拟这种复杂的现象。
以高速数字通信系统为例,在信号传输过程中,由于频率的升高和电路的复杂性,米勒效应常常出现。此时,传统的单一电容模型可能无法准确捕捉负载的变化,导致时序分析的偏差。而 CCS 时序接收器模型凭借其独特的双电容设计,能够更贴近实际情况地模拟负载效应,从而为系统的优化和可靠性提供更可靠的依据。视图中所包含的信息以及 CCS 时序接收器模型的创新设计,为电子系统的设计和性能评估提供了更为精确和有效的手段,有力地推动了相关领域的技术发展。
CDB(Cell Description Database):
单元级视图和晶体管级视图这两个重要的部分。单元级视图之中包含着诸多关键的数据,例如引脚电容,这一参数对于信号传输和稳定性有着直接的影响;还有经过校准后的输入噪声阈值,它决定了单元对于噪声干扰的耐受能力;以及非线性输出驱动强度,这关系到单元输出信号的强度和有效驱动负载的能力。
晶体管级视图则着重展现了晶体管单元的子电路。不过,需要注意的是,如果单元的规模较大,晶体管级视图通常仅仅包含那些连接到单元端口的周边晶体管。从历史的发展角度来看,早期的电路设计视图可能相对简单和粗糙,无法提供如此详细和精确的信息。随着技术的不断进步,对于电路性能和功能的要求越来越高,这种细致的视图划分和数据呈现变得至关重要。
以现代高性能的集成电路设计为例,单元级视图中的引脚电容数据能够帮助设计人员精确计算信号延迟和功耗,从而优化电路布局。校准后的输入噪声阈值则可以确保电路在复杂的电磁环境中稳定工作,不受外界噪声的过度干扰。而非线性输出驱动强度的准确信息有助于实现高效的信号传输和负载驱动。
在面对大规模的单元时,由于完整呈现所有晶体管可能会导致视图过于复杂和难以分析,所以仅包含连接到单元端口的周边晶体管的做法是一种合理的权衡。这样既能提供关键的晶体管信息,又能保持视图的可理解性和可操作性,便于设计人员快速把握单元的主要特性和关键连接。单元级视图和晶体管级视图的划分以及其中所包含的数据,为电路设计和分析提供了全面而深入的视角,有力地支持了电子技术领域的不断创新和发展。
非线性延迟模型(NLDM)表和线载模型:
非线性延迟模型(NLDM)作为一种在电子设计领域具有重要意义的方法,主要用于精准地表示路径阶段中驱动器和接收器的特性。
驱动器模型采用了一种独特的结构,即一个线性电压斜坡与一个电阻器串联的形式。这个电阻器发挥着关键的作用,它宛如一位精细的调节器,能够有效地平滑电压斜坡。这种平滑效果意义非凡,使得产生的驱动器波形与实际驱动器在驱动 RC 网络时所呈现的曲率高度相似。众多学者的研究和实际的工程实践都充分证明了这一设计的有效性和实用性。
NLDM 表所包含的三种类型的数据——延迟、转换时间和功耗,每一种都具有不可替代的价值。延迟数据反映了信号从输入到输出所需的时间,是评估电路响应速度的关键指标;转换时间数据则揭示了信号在高低电平之间切换的快慢程度,直接影响着电路的工作频率和稳定性;功耗数据则关系到整个电路的能源消耗和效率。该表的索引是基于输入转换时间和输出负载来设定的,通过这种巧妙的设计,在进行表查找操作时,能够高效而准确地计算出所需的数据值。
线载模型则在电路布局的前期阶段发挥着重要的作用。特别是在缺乏反向标注的延迟值或者寄生信息的情况下,它能够根据扇出计数来估算 RC(电阻-电容)和面积。从历史的角度来看,在早期的电路设计过程中,由于技术和工具的限制,往往难以获取准确的延迟和寄生信息。线载模型的出现填补了这一空白,为设计师在设计的早期阶段提供了宝贵的参考。
例如,在集成电路的初步规划阶段,通过线载模型对 RC 和面积的估算,可以大致了解电路的性能和规模,从而为后续的详细设计提供方向和约束。这种在早期阶段提供的对电路性能的初步评估,就如同在黑暗中点亮的一盏明灯,有助于指导后续一系列的设计和优化工作,避免了在设计过程中走弯路和不必要的重复劳动,极大地提高了设计效率和质量。
综上所述,非线性延迟模型(NLDM)和线载模型在电子电路设计中各自发挥着独特而关键的作用,共同为实现高性能、低功耗和高可靠性的电路设计提供了有力的支持和保障。
Task Running monitor:任务运行监控
工具配置信息
- 版本和变量设置
- 库版本和条件
日志文件
- 检查每个阶段的日志文件
- 每个日志文件中是否存在任何警告?
- 每个日志文件中是否存在任何错误?
报告文件
- 需要审查报告中的时间(设置)违规行为。
- 需要审查DRC(最大上限/最大传输/最大扇出)。
其他输出
- 合法性文件。
- 设计QoR报告。
Data and result analysis:数据和结果分析
避免错误和警告
-- 在单元放置优化之前:
- 无错误或警告输入文件格式语法错误或需要检查数据验证
- 环境设置命令无错误或警告
- 读取FP、SDC和禁止触摸列表时,无错误或警告,设计、实例或引脚不匹配
-- 在单元放置优化之后:
- 单元摆放非法被中止。
- 局部密度过高或者中止。
时序报告违反路径太多:
- 时钟的定义存在错误。
- 在设计约束方面,呈现出不正确的状态:需要对错误路径或者例外路径的时序约束进行仔细检查。
- 最差路径的数量过多,这已经超出了合理的范围。为了使整个设计达到更为优化和合理的状态,请务必将其数量减少到 1 。
- 现有的设计约束和规格显得过于严格,这在一定程度上可能会限制设计的灵活性和可操作性。过于严格的设计约束和规格可能导致在实际操作中面临诸多困难,增加不必要的成本和时间消耗。
要点:
务必保证版本、许可证以及设置等方面均准确无误,不存在任何偏差或疏漏。要确保在每次运行的过程中,绝无出现错误以及不匹配的状况。尤其需要着重关注的是,时钟模式的设置必须正确合理,因为这直接关系到系统运行的稳定性和准确性。
同时,应当对服务器的 CPU 和内存使用情况进行持续的监控,并实施有效的控制。通过这种方式,可以及时发现潜在的资源瓶颈问题,并采取相应的措施进行优化和调整。
为了显著提高工作效率,可以采用多线程的方式。这种方法能够在相同的时间内处理更多的任务,从而大大缩短工作周期。
此外,要依据利用率和布线报告来对布局和电源网格进行优化。通过深入分析这些报告中的数据,能够精准地找到需要改进的地方,从而实现更加高效和稳定的系统性能。
还需要准确改进关于电容(CCap)、电阻以及转换分析时序报告的相关性。这需要对相关的数据进行细致的比对和分析,以确保报告之间的关联性准确无误,为后续的决策和优化提供可靠的依据。
只有在以上各个方面都做到严谨细致、精益求精,才能够构建出一个性能卓越、稳定可靠的系统。