-專業(yè)文檔，值得下載!-專業(yè)文檔，值得珍藏！-時序功能塊的提取潘日華童家榕唐璞山（復旦大學電子工程系ICCAD實驗室，上海200433）【摘要】文章介紹了基于功能塊提取器（DLFE）工具的時序功能塊提取工具和方法。整套工具用于從版圖中構(gòu)造層次化電路，以利于電路的驗證和理解。時序功能塊提取通過時序功能塊的普遍特征來定位時序功能塊，避免了手工定位的盲目性，大大加快了構(gòu)造層次化電路的速度。實驗證明，工具對時序模塊的提取是十分有效的。關鍵詞：功能塊提取時序功能塊邏輯驗證1引言通常的集成電路驗證中，在大規(guī)模生產(chǎn)之前，必須檢驗版圖和設計電路圖的一致性。一般的方法是將設計電路圖打碎至最底層，然后與版圖比較1。驗證方法基于圖的同構(gòu)，雖然有很多優(yōu)化，其復雜性仍然是非多項式的。在電路的規(guī)模比較小時，這樣的算法可以勝任。但是隨著電路規(guī)模的不斷增長，驗證耗費的時間和成本逐漸變得不能忍受。層次化驗證的方法2，雖然每一個子電路仍然采取同構(gòu)的驗證方法，但是通過對電路的劃分，可以將時間復雜性由非多項式向多項式轉(zhuǎn)化。例如對較大的N來說，若分為a塊，exp(N)遠大于a*exp(N/a)。因此，如果能從版圖中構(gòu)造出層次化的電路圖，將大大加快驗證過程。另一方面，設計的電路圖是按功能劃分的，若要將提取出的電路圖和設計電路圖比較，必須按功能從版圖中提取層次化電路圖。現(xiàn)有的軟件中還沒有按功能提取層次化電路的工具。不同的電路由于應用領域不同，各自的功能塊截然不同，很難用一個算法來自動識別，或者是算法只能識別某一類型的功能塊。本文所介紹的工具也不試圖設計一個能自動識別任何功能塊的算法，而是采用人機結(jié)合的方法。分別利用人腦的識別能力和計算機的計算能力，共同完成功能塊的提取。在此之前，我們已經(jīng)設計了交互式的功能塊提取器（DLFE）工具3，實現(xiàn)了電路的可視化和層次化的基本機制。用戶可以通過可視化工具瀏覽電路，制作功能塊的樣本，然后用工具在整個電路中搜尋并替換所有同構(gòu)的樣本的實例。自下而上的逐步構(gòu)造出層次化的電路圖，同時完成對電路的功能分析。但是DLFE工具在功能塊尋找和定位方面有所欠缺，很大程度上依賴于用戶自己通過瀏覽去搜-專業(yè)文檔，值得下載!-專業(yè)文檔，值得珍藏！-尋樣本，有一定的偶然性，與用戶的經(jīng)驗也有很大關系。因此我們在DLFE的基礎上開發(fā)了幫助用戶尋找和定位時序功能塊的工具。它根據(jù)時序模塊的普遍特征來搜尋可能的功能塊，具有很高的準確性。且不依賴于已有的模塊庫，不受模塊實現(xiàn)方式的影響，可以應用于各種電路。在工具輔助下，避免了手工查找的盲目性和隨機性，大大加快了構(gòu)造層次化電路圖的速度。文章第2節(jié)介紹了時序模塊的普遍特征，第3節(jié)介紹如何根據(jù)這些特征來定位時序模塊，第4節(jié)介紹算法的實現(xiàn)和復雜性，第5節(jié)列舉了具體的例子和效果。2時序功能塊的特征通過對大量時序功能塊的總結(jié)歸納，我們發(fā)現(xiàn)時序功能塊具有一些共同的特征。圖1所示的電路是一個典型的時序功能塊，下面以它為例介紹時序功能塊的基本特征。DQQSETCLRDQQSETCLRDQQSETCLRDQQSETCLRQ0Q1Q2Q3CP圖1一個典型的時序功能塊核心器件在模塊中起核心作用的器件。如圖1中用深灰色表示的的觸發(fā)器。另外如十六位定時器中的四位計數(shù)器等等都屬于核心器件。全局線網(wǎng)在功能上控制器件的行為的線網(wǎng)，在連接關系上它連接了所有的核心器件。如圖1中用粗線表示的時鐘信號。又如復位信號和雙向計數(shù)器的計數(shù)方向信號都是全局線網(wǎng)。相關和相關路徑一個模塊中，核心器件A到核心器件B之間存在一條數(shù)據(jù)通路，那么A和B是相關的，這條路徑稱為相關路徑。如圖1中的虛線就是其中的一條相關路徑。關系特征如果相關路徑用連線來表示，核心器件用圓來表示，模塊中所有相關路徑就構(gòu)成了模塊的關系特征。如圖2是四位計數(shù)器的觸發(fā)器之間的關系圖，圖3是四位移位寄存器的觸發(fā)器關系圖。-專業(yè)文檔，值得下載!-專業(yè)文檔，值得珍藏！-ABCD圖2四位同步計數(shù)器關系圖ABCD圖3四位移位計數(shù)器關系圖關系特征可以用作功能塊的特征和辨別功能塊的依據(jù)，雖然不能保證具有某種特征的模塊一定是實現(xiàn)某種功能的模塊，但可以肯定不具有這種特征的模塊不是實現(xiàn)某種功能的模塊。如不具有圖2特征的模塊肯定不是四位同步計數(shù)器。根據(jù)以上這些特點，我們可以假定：核心器件和所有相關路徑包含的器件（如圖1中淺灰色器件）構(gòu)成模塊的主體。經(jīng)驗表明，對大部分時序功能塊來說，這個假定是成立的。工具將基于這個假定來提取時序功能塊。以上的幾個概念和假定，雖然比較模糊，而且不一定在任何情況下都成立，但是它們在大部分情況下都是很有效的。3時序功能塊的提取時序功能塊的提取根據(jù)上一節(jié)介紹的時序功能塊的普遍特征來定位功能塊。提取工作分三步完成：核心器件和全局線網(wǎng)的提取、核心器件之間的關系分析、功能塊主體的提取。這里要說明的是，此后所說的“核心器件”、“全局線網(wǎng)”等都應是“可能的核心器件”、“可能的全局線網(wǎng)”，并不是嚴格意義上的核心器件、全局線網(wǎng)?！翱赡艿摹焙诵钠骷腿志€網(wǎng)將覆蓋真正的核心器件和全局線網(wǎng)，判斷和區(qū)分工作由用戶完成。3.1核心器件和全局線網(wǎng)的提取核心器件和全局線網(wǎng)的提取將建立功能塊的框架，以排除大量的無關器件，縮小處理范圍。由于工具自己不能分別核心器件和普通器件，用戶需要輸入核心器件類型集合。另外還要引入一個定義：關鍵引腳核心器件連接全局線網(wǎng)的引腳。引入關鍵引腳是要從核心器件找到全局線網(wǎng)。一般來說，全局線網(wǎng)不僅連接了所-專業(yè)文檔，值得下載!-專業(yè)文檔，值得珍藏！-有的核心器件，而且都連接著相同的引腳。如時鐘信號連接了CP引腳，復位信號連接了RZ引腳。核心器件和全局線網(wǎng)的提取基于這樣一個假設：功能塊的全局線網(wǎng)所連的核心器件包含且僅包含該功能塊的核心器件。即不包含其它功能塊里的核心器件。對實際版圖上的電路來說，這個假定是合理的。由于驅(qū)動能力的限制，雖然一個線網(wǎng)可以在邏輯上連接了很多模塊的核心器件，但在實際電路中，必須加多個驅(qū)動器件。一般地，這些驅(qū)動器件都位于模塊的輸入位置，從而隔離了不同模塊之間的核心器件。如在圖4中，N1和N2分別是功能塊B和C的全局線網(wǎng)，雖然在邏輯上是相同的，但在實際電路中，它們并不直接相連。AAAABCDN1N2N3圖4驅(qū)動器件的隔離作用3.2核心器件關系分析分析核心器件關系采用窮舉的方法，在一定范圍內(nèi)，若兩個核心器件之間存在通路，則這兩個器件存在關系。核心器件關系分析就是要找出功能塊內(nèi)所有的這樣的關系。通過這些核心器件關系信息，用戶可以初步判斷功能塊的功能。如果模塊的輸出在模塊外部反饋回模塊本身，分析出的關系不僅包含模塊內(nèi)核心器件之間的關系，還包括模塊外的關系。由此定位出的功能塊將包含模塊外部的器件，影響到提取的準確性。解決這一問題的辦法是繞開它，如果電路中有多個這種功能塊，那么最好的解決辦法是找一個不受反饋干擾的功能塊實例的關系圖，然后利用工具的匹配和替換功能3來找出所有實例，反饋的連線自然會被排除在外。另一種辦法是逐步縮小遍歷深度（算法中的可控參數(shù)），使得反饋線路不在遍歷范圍內(nèi)。3.3功能塊主體的提取功能塊主體的提取把某個關系圖對應的子電