[發(fā)明專利]一種面向多供電電壓技術(shù)的片上系統(tǒng)布圖規(guī)劃方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410200227.0
• 申請(qǐng)日: 2014-05-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104021240B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-04-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 夏銀水;儲(chǔ)著飛;王倫耀
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 寧波大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F17/50
• 分類號(hào): G06F17/50
• 代理公司: 寧波奧圣專利代理事務(wù)所(普通合伙)33226
• 代理人: 邱積權(quán)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種片上系統(tǒng)的自動(dòng)化設(shè)計(jì)方法，尤其是涉及一種面向多供電電壓技術(shù)的片上系統(tǒng)布圖規(guī)劃方法。

背景技術(shù)

因芯片的動(dòng)態(tài)功耗與供電電壓呈平方關(guān)系，通過(guò)降低供電電壓進(jìn)行低功耗設(shè)計(jì)是最有效直接的優(yōu)化方式。片上系統(tǒng)由電路宏模塊(以下簡(jiǎn)稱模塊)構(gòu)成，多電壓片上系統(tǒng)設(shè)計(jì)正是基于此原理，在保證片上系統(tǒng)性能的前提下，通過(guò)給關(guān)鍵模塊分配較高電壓，而給非關(guān)鍵模塊分配較低電壓達(dá)到功耗優(yōu)化的目的，是當(dāng)前片上系統(tǒng)低功耗設(shè)計(jì)的主流設(shè)計(jì)方法。

然而，在多電壓片上系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，當(dāng)?shù)碗妷耗K直接驅(qū)動(dòng)高電壓模塊時(shí)，因額外的靜態(tài)電流將產(chǎn)生泄漏功耗，甚至邏輯錯(cuò)誤，因此必須在低電壓模塊和高電壓模塊間插入電平移位器(level shifter,LS)來(lái)完成電壓域的匹配。這給多電壓片上系統(tǒng)的布圖規(guī)劃帶來(lái)兩方面的問(wèn)題。首先是電平移位器的布局問(wèn)題，因其具有一定的面積開(kāi)銷，在布圖中必須有足夠的空白面積；其次是時(shí)序約束下的模塊電壓分配問(wèn)題，電平移位器同樣具有一定的延時(shí)以及互連產(chǎn)生的延時(shí)開(kāi)銷，必須結(jié)合電平移位器的物理信息才能完成電壓分配。

B.Yu，S.Dong，S.Goto等在2009年ACM Great Lakes Symposium on VLSI發(fā)表的文章《Voltage-island driven floorplanning considering level-shifter positions》針對(duì)面向多供電電壓技術(shù)的片上系統(tǒng)布圖規(guī)劃方法進(jìn)行了研究，在進(jìn)行電平移位器布局時(shí)，因沒(méi)有足夠的空白面積，該方法盡可能多的對(duì)電平移位器完成布局，對(duì)于剩下的未能成功布局的電平移位器則在布圖規(guī)劃完成后，即后布圖階段進(jìn)一步優(yōu)化。此方法存在兩方面的缺陷：一方面，后布圖階段的布局解空間有限，不僅功耗改進(jìn)受限，而且會(huì)造成時(shí)序難以收斂；另一方面，后布圖若不成功，需重新進(jìn)行布圖，造成設(shè)計(jì)難以收斂。

針對(duì)上述已有方法的缺陷，一方面需要做好布圖中空白面積的管理工作，使得既有足夠的用于電平移位器布局的空白面積，又不至于使布圖面積急劇增大；另一方面，電壓分配需要和電平移位器的布局產(chǎn)生循環(huán)迭代，通過(guò)電平移位器的物理信息反饋完成電壓分配，使得時(shí)序約束和物理約束同時(shí)得到滿足，并優(yōu)化功耗。因此本發(fā)明方法對(duì)于面向多供電電壓技術(shù)的片上系統(tǒng)設(shè)計(jì)有著較強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義和實(shí)踐意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種面向多供電電壓技術(shù)的片上系統(tǒng)布圖規(guī)劃方法，分為兩個(gè)實(shí)施階段：網(wǎng)表修改階段和布圖階段。針對(duì)網(wǎng)表首先進(jìn)行靜態(tài)時(shí)序分析，得到每個(gè)模塊的時(shí)延裕量，以此為基礎(chǔ)進(jìn)行模塊電壓的基于概率的模擬分配，分配過(guò)程完成后，遍歷網(wǎng)表，當(dāng)?shù)碗妷耗K驅(qū)動(dòng)高電壓模塊時(shí)插入虛擬電平移位器，并更新網(wǎng)表，以期在布圖階段占據(jù)空白面積。在布圖階段，首先基于更新后的網(wǎng)表產(chǎn)生布圖可行解；然后對(duì)其進(jìn)行時(shí)序約束下的電壓分配；依據(jù)分配結(jié)果得到需要插入電平移位器的數(shù)目和連接信息，然后在布圖的空白面積中進(jìn)行電平移位器的布局，若布局后不滿足時(shí)序約束，則將布局的物理信息反饋到電壓分配步驟，通過(guò)升高模塊的工作電壓松弛時(shí)序約束，再繼續(xù)進(jìn)行電平移位器的布局，以此形成一個(gè)循環(huán)直到時(shí)序和物理約束均得到滿足后跳出循環(huán)；對(duì)當(dāng)前布圖可行解通過(guò)成本函數(shù)綜合評(píng)估線長(zhǎng)、面積和功耗，然后擾動(dòng)布圖產(chǎn)生新的可行解，直到達(dá)到布圖規(guī)劃終止條件，輸出電平移位器和模塊的布圖結(jié)果。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為：

1、一種面向多供電電壓技術(shù)的片上系統(tǒng)布圖規(guī)劃方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟①：定義網(wǎng)表為包含電路宏模塊的長(zhǎng)寬信息、時(shí)延-功耗信息和連接信息的描述文件；定義虛擬電平移位器為存在于網(wǎng)表中與電平移位器具有相同的尺寸、時(shí)延和功耗的電路宏模塊；計(jì)算機(jī)讀入和分析用戶提供的網(wǎng)表，通過(guò)靜態(tài)時(shí)序分析，計(jì)算出每個(gè)電路宏模塊的時(shí)延裕量，插入虛擬電平移位器到網(wǎng)表中，并更新網(wǎng)表；

步驟②：基于更新后的網(wǎng)表，產(chǎn)生布圖可行解；

步驟③：當(dāng)布圖可行解首次電壓分配時(shí)，在滿足時(shí)序約束的前提下，基于布圖可行解中電路宏模塊的坐標(biāo)信息和連線長(zhǎng)度信息進(jìn)行電壓分配；當(dāng)布圖可行解非首次電壓分配時(shí)，基于當(dāng)前電壓分配結(jié)果，通過(guò)將若干工作在低電壓的電路宏模塊的工作電壓升高，重新進(jìn)行電壓分配；

步驟④：基于電壓分配的結(jié)果，利用布圖可行解中的空白面積進(jìn)行電平移位器的布局；

步驟⑤：結(jié)合電平移位器布局后的物理信息，當(dāng)網(wǎng)表中所有的電路宏模塊均滿足時(shí)序約束時(shí)，繼續(xù)下一步；當(dāng)網(wǎng)表中存在電路宏模塊不滿足時(shí)序約束時(shí)，返回到步驟③；