[發明專利]優化電路設計中的流水線結構布置的方法和系統

有效

• 申請號: 200710101085.2
• 申請日: 2007-04-26
• 公開（公告）號: CN101093518A
• 公開（公告）日: 2007-12-26
• 發明（設計）人: 詹姆士·J.·柯廷;道格拉斯·S.·瑟馳
• 申請（專利權）人: 國際商業機器公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 李穎

商標

IBM為國際商業機器公司(International?Business?MachinesCorporation，Armonk，New?York?U.S.A)的注冊商標。在這里所用的其他名稱可以是國際商也機器公司或其他公司的注冊商標、商標或產品名稱。

技術領域

本發明涉及集成電路(IC)設計的性能優化，具體地說涉及針對含有流水線邏輯結構的集成電路設計的定時彌合(timing?closure)的更快速、更有效的途徑，特別是當所述流水線結構的邏輯組成在它們的定義中為無約束的時。

背景技術

在IBM內集成電路的自動化設計通常使用一套IBM設計工具和算法來同時考慮性能優化問題和整體設計布線性，諸如在2006年1月19日公布的美國專利US?20060015836?A1和2006年1月12日公布的美國專利US?20060010410?A1中所說明的那些線網權重(netweight)解決方案，所例示的改進現在包括在稱為IBM?PISCES的成套工具內并由IBM內部使用。業已證明這樣的混合在達到大多數的集成電路設計和邏輯配置的這些目標上是行之有效的。然而，某些特定的邏輯連接性情況和物理配置對這種方法的途徑還沒有很好適應。這類特定連接性情況在將標準的線性和二次算法用于設計優化時形成了一組退化情況。一個恰當的例子是邏輯流水線結構。根據標準設計優化工具和算法進行邏輯流水線布置是不好的，其導致定時違反和達不到性能指標。

在我們的發明之前，設計人員使用簡單的腳本來重新布置有故障的流水線邏輯。創建這些腳本帶來了勞力和設計時間上的開銷。更有問題的是這種途徑對于復雜的流水線結構不是很有效。這些結構與經典的鎖存器到鎖存器流水線不同，流水線的至少某個部分在鎖存器之間含有功能邏輯。在這種情況下，由于簡單腳本的無效性迫使設計人員采取較多的人工指導的操作。

這些操作在勞力上帶來相當大的負擔，并且對設計的截止日程有相當大的影響。

發明內容

通過提供一種保持總體設計質量、同時得到對整類流水線結構簽名(signature)的高質量布置的有效設計方法和過程，克服了現有技術的缺點和提供另外一些優點。這些簽名包括經典的鎖存器到鎖存器的流水線以及各種鎖存器到鎖存器和混合邏輯流水線。這種過程以對設計進度和人力資源的影響比現有方法的小得多的自動化流程達到它的目的。

我們的方法可以用作執行電路優化的服務，并提供IBM內部使用的系統中以前還沒有的工具。媒體可以存有執行所提供的過程的指令，并且此媒體可以存儲在諸如C-D?ROM之類的有形器件上。

通過本發明的技術可以實現其他一些特征和優點。本發明的其他實現方式和情況在這里予以詳細說明，應是由權利要求所限定的本發明的一部分。參考本說明書和附圖可以更好地理解本發明及其優點和特征。

由于以上所概述的本發明，在技術上我們獲得了校正對于整類流水線簡檔(簡單的鎖存器到鎖存器流水線配置和混合邏輯流水線配置)的流水線結構定時違反的解決方案。這種解決方案保持總體設計的布置和定時的質量，同時在自動化的過程中提高了流水線布置的質量。這個途徑明顯地節約了在解決該問題中需耗費的勞力和時間。

附圖說明

在本說明書的結束處的權利要求書中具體指出和清晰給定了作為本發明的主題。從以下結合附圖所作的詳細說明中可以清楚地看到本發明的以上和其他一些目的、特征和優點，在這些附圖中：

圖1例示了在鎖存器到鎖存器的路徑上由于所布置的源鎖存器與目的鎖存器之間的距離過大而引起的定時違反的例子；

圖2例示了為了等分流水線的源鎖存器與目的鎖存器之間的時間延遲所希望的流水線結構中的鎖存器的布置的例子；

圖3例示了由二次和線性算法的標準應用及它們的成本函數產生的流水線鎖存器的實際布置的例子；

圖4例示了在集成電路設計中業已實現的多種流水線結構簡檔/構造/簽名的例子；

圖5例示了所說明的流水線過程在應用于初始布置時的效率的例子，示出了與當前自動優化方法相比流水線結構的定時故障減少的數量級。

圖6例示了所說明的流水線過程在應用于定時驅動(TDP)布置時的效率的例子，近似地示出了與當前自動優化方法相比流水線結構的定時故障減少的數量級。

圖7例示了對于仍有故障的流水線與原來的定時相比由于當前自動優化方法導致的所達到的定時改善的效果；

圖8例示了對于特定連接性情況通過線性總網長度算法呈現的退化類別暴露的例子；