功率分析与挑战:新超速功率估计方法

新方法采用的两个主要工具的功能——"假设重复"和"相关性"——和RTL模拟波形作为输入激源，重新运行门级模拟。

　　"假设重复"与先前生成的波形数据，作为输入激源，重新模拟用户指定的设计。用户还可以为模拟指定时间窗。

　　"相关性"从RTL映射信号到门级，反之亦然。

　　在功率分析上，该技术用于映射RTL信号波形到门级波形，以便为了更好的重复模拟驱动。

　　上述波形数据（被称为快速信号数据库FSDB），是思源Verdi可视自动化调试系统的一项开放的部分，并且它已得到许多第三方工具的支持。

　　正如新方法要求的CSR功率估计方法无需改变，使得可视自动化技术要求CSR工具流也无需作出改变。当模拟继续使用诸如Cadence的统一模拟器时，流程继续使用传统物理设计工具，例如Synopsys设计编译器，IC编译器，PrimeTime PX工具等。

　　可视自动化工具输入、映射文件生成和执行流程如下所示：

　　工具输入

　　该工具使用下面的输入数据来生成门级波形（参见图1）：

　　1 RTL模拟仿真中的快速信号数据库FSDB、波形及其范围，必须重新生成。

　　2 从每个必要的门级信号到RTL快速信号数据中相应的RTL信号的门级到RTL的映射文件。在重复模拟实验中，用户还可以匹配信号到一个固定的恒定值上。

　　3 门级文件列表包含了编译门级网表命令（除去任何测试）。该文件也包含了"定义"和其他任何的编译选项。

　　4 配置文件指定用户设置"假设重复"运行，关键参数包括如下：

　　（1）从模拟运行、到门级波形生成的门级设计范围；

　　（2）开始和结束时间的门级波形时间范围；

　　（3）模拟与仿真编译脚本和设置；

　　（4）模拟与仿真运行脚本和设置；

　　（5）SDF文件和路径使用，其他。

　　图片1：工具输入流

　　映射文件生成

　　由CSR公司开发的映射文件生成工具，包含了触发器映射和输入映射。

　　触发器映射可以从等价输出检查工具，或者合成/地点，线路工具输出衍生。

　　当门级层次结构确定以后，门级输入映射将会是一件简单的事情。当门级层次没有确定时，把输入映射到最高层次，就像确定一个高层次的物理设计宏，这是非常必要的。在这样的情况下，足以进行时钟映射、可测试性设计（DFT）信号，例如内置自测试（BIST），扫描，以及具体的控制信号。映射驱动所有适当的时钟和控制输入所需要的范围。它同时也失去了某些接口数据，比如存储输出直到第一个样本，并从输入采样到第一个采样触发器间切换信息。然而，这一损失对总功率估计的影响可以忽略不计。

　　执行流程

　　执行流程有三个阶段：提取、编译和仿真。

　　在提取阶段，工具使用输入文件和用户设置产生两项主要组成部分：

　　新的设计实验源文件进行设计提取选定的范围，这是DUT的重复模拟实验。

　　新的测试文件，使用RTL仿真结果（FSDB）作为输入刺激，在重复模拟中提取DUT。

　　然后，设计准备编译和重复模拟。工具会自动驱动编译，并执行仿真任务。使用通用仿真工具，比如Synopsys公司的VCS和Cadence的统一模拟器（IUS），在模拟设计编译阶段产生波形。

　　在一定时间和范围内生成的门级波形后，它可以使用任何流行的功率估计方法处理。如果一项给定的功率估计方法不能接受FSDB作为直接输入，还可以通过转换FSDB输出至其他格式，例如VCD、SAIF文件，这些格式可使用在任何的功率估计方法中。

　　分析结果

　　准确性

　　新的波形产生结果，与传统仿真生成的门级波形进行比较。新流程产生的门级波形，与传统方法生成的波形，相同或者几乎相同。下面对五个案例进行分析和比较，结果如下：

　　1 在设计中从零时间开始，包括记忆体，使用新的流程设计，导致产生与传统零延迟门级流程完全相同的波形。

　　2 重复之前的设计比较，包括记忆体部分，并取得相同的实验结果。

　　3 在设计中使用新的流程，包括记忆体部分，在一个特定的时间点（非零点）产生波形，随着具体时间模拟倾斜波形，产生与门级仿真相同的波形。

　　4 与记忆体部分，一起重复之前的设计比较，关于门级仿真新流程，几乎实现了数据100%的准确性。两者唯一的区别是，内存输出到第一个样本的路径不同。但这点小差异并没有影响功率分析结果。在添加硬件宏输出后，比如内存数据输出引脚，到相应的映射文件，这种方法也可以取得100%准确性。

5 在设计中使用新的流程，驱动唯一必要的输入时钟，并测试模式引脚与特殊控制，对所有的"触发器-触发器"路径产生与门级模拟相同的波形。只有从输入到第一个样本之间的路径是不相关的。在一个大型设计中会包含许多这样的