库:标准化和节能要求的动态模拟

介绍
多电压(MV)建立节能(PA)的设计验证和实现方法需要特殊的电源管理属性库标准,MV和宏观细胞有两个独特的原因。第一个方面是提供电力和地面(偏见)供应或PG-pin信息,这对PA验证是强制性的。第二个原因是提供一个独特的属性之间的一种特殊的MV细胞和一个常规的标准电池。特殊的MV细胞包括隔离(ISO), level-shifters (LS),使电平位移器(ELS),不间断的缓冲区(AOB),饲料通过缓冲区或中继器(RPT),二极管钳夹,保留失败(复位触发器),电源开关(PSW),多单,铁宏。本文描述了标准库和要求处理机制在权力意识到动态模拟器,像,权力意识到模拟器(,PA-SIM)从UPF-based PA验证的角度看问题。

自由标准库
图书馆发挥着至关重要的作用在整个设计验证和实现流(DVIF)。专门为PA设计验证和实现,特殊设计属性是强制性的行业标准库格式,称为自由库描述语法。自由的语法通常可用(lib)文件扩展名。在PA验证,特别要求自由单元和pin-level属性描述标准,MV和宏观细胞和确定相应的供应或power-ground (PG)销连接。

通用和特定细胞自由语法文件(lib)示例如下所示为LS,代表MV细胞。特定的细胞将被用来提供一个简化的例子解释UPF-based PA验证。

示例1:LS细胞一般自由的语法

示例2:LS自由细胞特定的样本

自由电源管理属性

通用和特定例子盛行几个属性;例如,

和output_voltage_range”被称为特殊单元属性分类这个特殊的细胞作为一个LS。因此当这些属性是失踪,LS将被视为只是一个常规的标准电池。剩下的所有属性在这些例子中(如 被称为pin-level属性。

值得一提的是,其中的一些自由属性也隐含在UPF值作为预定义的属性名称。UPF值支持对象的属性的规范设计。因此UPF值允许使用这些属性HDL设计规范与自由属性规范代码或自由图书馆。表1显示了一些自由属性相关的UPF预定义的属性名称。

继续LS的例子,“pg_pin”和“pg_type”属性一起促进规范权力,地面,和偏见销连接的细胞,通常对应于主要能源(VDD VDDO)、地面(VSS),和偏见(VNW VPW)供应电力领域,这个细胞实际上是,UPF值中指定。“input_voltage_range”和“output_voltage_range”是电压范围(从0.8到1.2伏)的所有输入和输出针脚细胞在所有可能的操作条件。“related_power / ground_pin”和“related_bias_pin”提供相关权力,地面,和偏见提供连接信息对于每一个输入或输出逻辑端口或销的细胞。

相关的供应是增强与“pg_pin”属性,表明供应的功能,无论是主电源或主要的地面。针对单一铁路细胞,当只有一个权力和地面的供应,所有的输入或输出只有一组相关的供应。然而multi-rail细胞,尤其是MV和宏观细胞,如LS在这个例子中(这是一个MV细胞),通常拥有不同的输入和输出相关用品。图1显示了LS细胞解释上面的图相关的所有输入和输出销PG-pin信息。在这里输入插口(A)的相关供应(VDD / VSS)和输出引线(Y) (VDDO / VSS)。

图1:电平位移器与相关PG-pin信息。

“std_cell_main_rail”属性定义的主要权力销(VDD),将被视为主要的铁路。这是一个电源连接需要的参数,当细胞放置和路由的帖子不水平。power_down_function的表情识别的布尔条件包含的不同状态的组合力量,地面,和偏见别针,这意味着当细胞的输出接脚将关闭这些权力,别针,偏见。中定义的“power_down_function”是图书馆专门为验证目的。更准确地说,函数是完全UPF-based动态模拟,它促进了验证工具来理解细胞时,权力的腐败行为域(单元格所在)断电或切换到关闭状态。

腐败语义是由PA模拟器意味着内部连续的元素,输入和输出信号,港口,和固定针的细胞改变常规的已知值未知值,在发生断电或电源驱动不足这些逻辑正确。所以实际上定义了一个规则集,决定,减少逻辑元素是如何回应和断开的权力。腐败通常指的是情况的价值逻辑元素或信号变得不可预测。因此,腐败的逻辑通常是分配给1 'bx或1 'b0或hiz根据逻辑类型或用户首选项。

讨论的细节断电功能进一步成功部分其他库格式。自由post-synthesis库是强制性的,门电路级PA静态验证和在某些情况下他们也需要动态模拟。从上面的例子和讨论很明显,具有和pin-level属性是强制性的任何MV或宏观细胞自由的语法。然而,只有pin-level属性适用于标准电池用于PA验证,因为不需要特殊的属性来区分标准电池。UPF值2.1和3.0 LRM提到支持自由2009.06版语法;然而,开放自由组织最新版本是2015.12。

权力意识到验证模型库
除了自由标准库的语法,有其他格式的非标准行为模型库,主要是模仿与(高密度脂蛋白。v或.vhd)文件扩展名。(。v或.vhd)模型是专门为动态仿真验证和显然需要在两种不同的格式,PA和non-PA模拟。v或.vhd)模型库。因此这些库可能会或可能不会包括供电和地面销信息。标准和MV细胞模型通常写成Verilog HDL模块和使用结构如Verilog内置原语或用户定义的原语(udp)表达细胞的相对简单的行为标准。他们也可以写成VHDL的设计实体(实体和架构对)使用重要的包,它提供了Verilog-like原始建模能力。

同样,硬宏观仿真模型库可以两种语言编写的,使用更复杂的行为结构如Verilog初始阻塞,总是,或硬件描述语言(VHDL)流程和并发语句。然而,PA-Simulation模型和Non-PA-Simulation模型库是不像自由标准标准化。以下是LS细胞行为的例子仿真库,用Verilog HDL建模。

示例3:LS细胞行为Non-PA-Simulation模型库

示例4:LS细胞行为PA-Simulation模型库

从这些例子很明显,Non-PA-Simulation模型库只是功能性行为模型没有任何权力,地面,和偏见,或者PG-pin细胞的信息。而PA-Simulation模型库提供更加准确的电力信息细节和精确匹配PG-pin与标准自由(lib)库。PA-Simulation模型库还包含省电功能(在示例4条件赋值语句)类似于(lib)文件。

随着仿真模型库的命名建议,他们构造模拟实际管理考评的基本方面。因此值得注意的是,UPF-based PA验证环境可能所有的三种不同类型的图书馆;即PA-Simulation模型、Non-PA-Simulation模型,自由对于任何特定的细胞在不同的目的,时间和阶段的设计验证和实现流程。不过这完全取决于仿真工具和UPF值方法如何消耗这些库,单独或组合,他们如何解释,如何处理生产有针对性的验证结果。

下一小节将突出前面定义的使用模型Non-PA和PA仿真库(3和4)示例;具体如何结合这些库UPF值及其对应的计数器标准自由的一部分(lib)库提供PG-pin信息验证工具,完成PG-pin连接,和省电的腐败活动准确PA基于仿真的验证。

NON-PA仿真模型库
如前所述,Non-PA-Simulation模型库只是行为功能模型没有任何表示,供应港口或附属权力,与断电功能可以在自由库或PA-Simulation模型。验证工具,特别是一个模拟器,确定仿真模型作为non-PA只有当PG-pin声明不是中可用的模型。模拟器通常解决PG-pin连接腐败和权力相关仿真语义在以下的方面。

第一个工具搜索相应的单元格的自由(lib)文件和连接的所有PG-pins自由图书馆相应的权力实际上细胞所在域,UPF值中指定。因为相应的自由细胞库可用,细胞的输出腐败也执行基于图书馆自由的省电功能。第二个过程中只有当自由细胞库不可用。因此工具隐式连接细胞的主要供应电力领域,它驻留。权力相关的腐败对于这种情况,适用于细胞的输出,基于权力的地位的主要供应电力领域,通常表示为simstate,如下所示。

这里,它假定Non-PA-Simulation模型实例化的层次元素属于sub1_PD电力领域。有两个电源州INT_ON -simstate正常时电池的输出将不受影响;然而,在INT_OFF -simstate腐败,输出将会损坏。Non-PA-Simulation模型非常适合建模标准电池用一个铁路和传统上用于post-synthesis,门电路级功能验证或逻辑模拟在一个纯粹non-PA验证环境。然而,他们可以马上适应的PA仿真验证环境post-synthesis门电路级结合UPF值和相应的自由标准库。

PA-SIMULATION模型库
相反,PA-Simulation模型库完全代表所有权力,地面,偏见,和相关供应港口或PG-pins细胞。它定义了断电功能。PG-pins PA-Simulation模型主要是定义为输入和输出端口;然而他们也可能被定义为内部寄存器,电线,或supply_net_type, supply0和supply1类型等。尽管PG-pins的内部类型的应用都是口头较多、笔头延长PA-Simulation模型库在下一节中解释。

PA-Simulation模型还包括行为监控供应港口和适当的代码破坏其内部状态和输出,以响应事件或电源和逻辑端口值。然而,显式连接外部testbench和UPF值电源供应这些PA模型的港口是强制性的通过UPF值connect_supply_net或connect_supply_set明确的命令。明确的UPF连接禁用simstate-based腐败语义,不像non-PA模型在前一节中解释。因此,PA-SIM允许PA-Simulation模型库(.v)优先考虑和应用腐败语义本身。模拟器驱动器只有适当的提供值的PG-pin细胞——当VDD关闭(例4),输出Y将成为1 'bx。显然一个相应的自由(lib)图书馆是不必要的PA与PA-Simulation模型验证库。PA-Simulation模型更适合造型multi-rail宏和专门为PA创建基于仿真的验证在post place-and-route PG-netlist水平,因为PG-netlists包含PG-pin连接以及细胞的逻辑功能。

,PA-SIM还支持UPF预定义属性自动连接,如果供应港口UPF_pg_type相关联的属性——通过一个高密度脂蛋白属性规范或UPF set_port_attributes命令,基于其pg_type。在这种情况下,适当的值换算表(VCT)也将基于端口的pg_type插入。

示例5:UPF值预定义的属性使用高密度脂蛋白

EXTENDED-PA-SIMULATION模型库
除了Non-PA-Simulation模型和PA-Simulation模型库,有功能的组合形式和权力意识到仿真模型库,通常称为集成或Extended-PA-Simulation模型库。这样的扩展库的需求来自于独特的验证工件,使它们可用的non-PA常规功能(逻辑)验证和PA验证环境,同时保持功能和权力功能活跃的内部环境。有时这是可取的,因为它是专门为硬宏方便仿真模型,可以用在这两种验证环境,没有添加额外的水平的层次结构和没有离开权力无关的港口。只有扩展权力意识到仿真模型使之成为可能。

Extended-PA模型的基本权力相关施工不同于PA-Simulation语义模型在港口声明。虽然PA-Simulation模型声明端口的接口模型作为输入或输出类型,Extended-PA供应港口被定义为内部电线或寄存器以及supply_net_type supply0和supply1类型在高密度脂蛋白仿真模型。下面的例子解释了Extended-PA-Simulation模型的构建。

示例6:宏观细胞行为或Extended-PA-Simulation模型库集成

集成模型定义只有电源(VDD DVDD,德国,和VSS)尽管其他PG-pins,包括偏差和相关电力和地面销通常可在对应的自由(lib)格式。然而,供应被定义为内部对象代表分配默认常量值,使正常的运作模式non-PA模拟。PA模拟期间,PA-SIM,当趟供应网连接到这些内部对象显式连接通过connect_supply_net或connect_supply_set命令或通过自动连接基于UPF_pg_type属性(类似于PA-Simulation模型),UPF值供应网络覆盖模型的默认常量值,然后模型表现得像一个PA-Simulation模型。

更具体地说从例子6,(VDD)和地面(VSS)被定义为supply1 supply0,这符合UPF值LRM规范指定功率为1 'b1和地面1 'b0逻辑分辨率,当两者都是国家的。PA模拟期间,PA-SIM提供VDD的连通性和VSS的模型与相应的功率域主和地面UPF值中指定。因此这样的模型很容易使用在RTL(考虑到功率为1 'b1和地面1 'b0常量值)以及post-synthesis门电路级PA-Simulation UPF值,在实际的物理宏观细胞已经插入(考虑VDD和VSS通过UPF值连接供应网,然后他们可以从testbench)。

甚至Extended-PA-Simulation模型也可用于布线后PG-netlist PA水平和UPF值模拟。这是因为权力的物理连接和地面的宏观细胞已经可用网络列表,和UPF值提供了定义的内部权力的钩子(VDD)和地面(VSS)通过提供网络连接类似于post-synthesis门电路级PA-Simulation。这里值得一提的是,PG-netlist PA动态仿真验证不需要UPF值为基础,当常规PA-Simulation模型是可用的。表2总结了图书馆的要求,PA-SIM。

它是独特的在这一点上,Extended-PA-Simulation模型有更大的适应性在不同的仿真环境和不同层次的设计抽象——从RTL PG-netlist。然而,根据验证的目标和目标,特别是对PA验证,所有四种类型的库可能成为相关和有用的。虽然这些库的需求不同,取决于设计抽象级别,自由(lib)和仿真模型(.v)可能不需要同时在PA模拟设计环境。因此同样重要的是要知道,PA-SIM过程库和指定的顺序优先考虑只有一个特定类型或当多个类型库可在仿真环境中。

当PA-Sim模型自由(.v)和自由(lib),,允许PA-Sim模型(.v)细胞的优先级和腐败的内部或输出基于自己的省电功能。但是当只有Non-PA-Sim模型(.v)可用,,发起一个驱动程序或基于UPF值-simstate腐败。

另一方面,当只有(lib)是可用的和最高的优先级,而洋葱PA-SIM部署一套新的分析方法(lib)继续腐败。起初,PA-SIM搜索单元属性来识别如果细胞通过is_macro_cell宏观:真正的属性。如果这个属性或不同的缺席,那么显然细胞不是一个宏,因此,收益与您腐败。但当细胞是一个宏,然后,腐败的输入端口与以下列出优先顺序,取决于他们的可用性。

为输出端口相同的宏观细胞,,寻找以下属性,也列出优先顺序和根据他们的可用性。

但在情况下,如果power_down_function不在,那么工具搜索以下属性。

因此,工具内部生成的新power_down_function(2)和(2 b)如下:

甚至,PA-SIM进一步扩展了宏程序库处理的灵活性,以防相关或偏见PG-pin (2 b), (2 c)属性是失踪。因此,收益与腐败偏见针只从相应pg_pin和pg_type属性,如下所示。

本质上,无数PA-SIM地址,可能,复杂的自由组合,non-PA, PA, Extended-PA仿真模型库,扩展灵活性买得起准确的动态模拟,即使自由语法和属性是不够的。

引用
[1]设计自动化委员会IEEE计算机学会和IEEE标准协会企业咨询小组,“IEEE标准的低功耗集成电路设计和验证”,修订IEEE Std 1801 - 2009年,2013年3月6日。
[2]设计自动化标准委员会IEEE计算机学会的“能源利用IEEE标准的低功耗设计和验证,电子系统”,IEEE Std 1801 - 2013年,2015年12月5日。
[3]。p . Khondkar。权力的概念和基本了解核实,第一版,纽约,施普林格,沟通,2017年。