论文研究-基于EDA 工具评测数字IP 软核 .pdf

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基于EDA 工具评测数字IP 软核,许海辉,张溯,伴随着集成电路IP 的推广和使用,面临着如何衡量一个IP 质量的好坏、如何准确快速地选择IP 等问题。因此需要一种有效的手段对IP 质量
山国科花论文在线 http:/www.paper.edu.cn VCS 代码覆盖※ VN 功能覆盖率 验证质量度量|NC-CV 模拟时间 Modelsim6 0 Formality 形式化验证是否通过 门数、面积、功耗、最高频率 Design Complier (综合后性能参数的度量) synpl ify 资源使用和利用情况、最高频率 TestCompiler& TetraMAX故障覆盖察(可测性性能度量) 殳训性能度量 是否有 violation(时序分析) Prime-time Slack是否达到要求 quartus Il&powerplay功耗分析(FPGA) Prime power 功耗分析(ASIC) 基于工具核质量评测方法 在EDA工具度量之前,需要给出各个评测指标完善和准确的定义、测量方法和评估方法, 然后才能按照评测流程,髙效客观地评测出IP相关质量的髙低。因此本文提出基于EDA工 具IP软核质量评测方法,此方法可以用“ Metric- Measurement- Evaluation”表示,简称 ME。 Metric指各种定义完善的评测指标或者说性能节点、 Measurement即度量方法的定义 和相关的环境、 Evaluation即评估,是对测量结果的分析评估过程。下面以P的门数这个 评测指标为例进行说明: ASIC:数字IP软核的门数 (1)Metric 首先给山度量指标的定义,该定义包括以下内容: 度量的名称:TPGC( Gate count); 度量的说明:在特定工艺库下预估的门数 度量值: 正整数值; 基本变量: TOTAL AREA(P总面积)、 METRIC AREA(度量单元面积); 计算函数 IPGC-TOTAL AREA/METRIC AREA 影响因素:工艺库、综合约束; 山国武技论文在线 http://www.paper.edu.cn (2)Measurement 根据上面的 Metric定义, Measurement的说明如下: 度量指标:IPGC 度量对像:RTL级代码 先决条件:综合约束、工艺库; 测量结果:IPGC=1589; 测量⊥具: Synopsys的 Design- Compiler; 测量步骤 Stepl:如果使用预先定义的综合脚本,到Step2,使用IP核自带的综合脚本,到Step3 Step2:根据IP的信息酩置脚木,到step3; Step3:检查本的设置,并进行记录 Step4:如果使用预定义脚本,执行 dc shell-t-f*.tcl,否则参考软核IP的相关 说明 Step5:监控执行过程,如果出错, goto step3; Step6:执行结束,使用预定义脚本使用查看*.rpt文件,提取参数,否则根据相关脚 本设置,查找相关报告 Step7:根据测量结果和测量报告模板生成测量报告; Step8:如果客户许可,将结果写入P数据斥; 测量报告 Total cell area 27457.919922 Library (s) used slow File:/tsmc25/ slow db) Combinational area: 14221.436523 Noncombinational area: 13236. 468750 (以tsmc25工艺库中二输入与非门NAND2X1的单元面积17.28001um为参考,总门数大约 为1589门) (3)Evaluation Evaluation即根据测量的结果和 Metric的定义,并结合现有的各种PP标准,对测量 结果进行分析评估。对质量指标的评估方法大致可以分成三类 (a)基」规则的评估 该过程类似于Ifa。。 Then。的推理过程。例如对于 SIPSC(语句覆盖率 Statement Coverage)这个指标,规则的定义如下:Tf(一个IP的 SIPSC小于90%)Then(可能存在 功能不完整的情况)。如果根据测量方法得到了一个测量值, SIPSC=86%,那么就可以认为 没有达标 4 山国技记文在线 http://www.paper.edu.cn (b)基于案例的评估 该过程类似于根据过去的经验的估计。IP评估案例是以前评测过的IP的数据;针对相 应数据,执行·系列的比较操作,给出最终的比较结果,称为基于案例的评估。例如上面定 义的IPGC( Gate count),并根据测量方法得到了一个测量值,如3211(SMC18,oc8051) 这种情况下就很难有一个规则来进行评估,但是如果在案例库中有类似的情况,如2056 (TSMC18,DW8051),那么就可以执行案例的比较分析。 (c)基于特定应用领域的评估 这⊥要是针对P用户的特殊要求进行的评佔;当TP用户拿到测量结果、 Metric定义 和相关标准,然后会根据该IP的应用领域特殊要求(如低功耗、高速等),对各个指标的测 量值进行评估。 另外,也可以综合使用以上方法进行评估。对于各个不同的指标,需要采用相应评估方 法。例如对于门数这个指标,适合采用基于案例进行评估。 基于具数字软核评测流程 IP核质量评测方法(Ⅶ)贯穿于基于EDA工具评测流程的始终。如图1所示,准备好 Metric定义的薮据结构后,就可以基于EDA工只按照代码质量度量、验证质量度量、设计 性能度量的顺序进行质量度量。然后根据相关标准和案例对度量结果进行评估,最后就得到 相应的评测报告。 Meas rement 设计输入 小Mtc定义 的数据 代码质量度 数 让质量度 设计性能度 度昂结果 评测报告据 数据 数输 入 量|量量 标准与案例 EDA工只 图1基于EDA工具IP软核评浏流程图 基于工具软核质量评测实例 按照上文中的评测方法和流程,通过使用脚本语言对EDA工具进行配置以及参数的自动 提取[5],针对ASTC和FPGA流程已经实现了Qc8051、spi、 IIC PCI三个IP软核的评测。 表2和表3给出IIC_PCI软核的简要评测结果,表中的的度量结果都是相应EDA工具在一定 条件下度量出来的,具体的条件是在定义评测指标时预先给出。 山国科花论文在线 http://www.paper.edu.cn 表2ASIC流程中基于EDA工具度量结果 评测指标 度量结果 评工具 语句覆盖率:91% 代码覆盖率 表达式覆盖率:68% NC-COV、NC 状念机覆盖率:100% 门数 1589门 Design-Compiler RTL代码可测性无Eror和 Violation Design-Compiler DFT-Compiler 收障覆盖率 99.49 TetraMAX 最大预估频率53.135Mz Primetime 功能等价性 RIL级代码、门级网表通过形式化验证| Formality 功耗 半均功耗:2.226uw峰值功耗:70.24uw| Prime power 表格3HiA流程中基于EAL具度量结果 性能节点 度量结果 评测具 LE数目 279/12060(2%) 引脚数 84/173(48%) Quartusll1. 2 存储器人小 语句覆盖率:91% 表达式覆盖率:68% 代码覆盖率 分枝覆盖※:80% Modelsim6 0 Toggle覆盖率:83% 条件覆盖率:87 总功耗 82.77mW 静态功耗 82.0mW PowerPlay 动态功耗 ).2mW 功耗评估可信度 代码风格检查 0个 crror和0个 warning lint 综合后最高预估频率 218. 1 MHz (Slack=0) Synplify8.1 布局布线后最高预估频率269.98Mz( period=28.306ns) QuartusIl1.2 物坦原型验证 通过 EPC12开发板 6 山国技记文在线 http://www.paper.edu.cn 结束语 本文提出可供FDA工具度量的且能具体客观反映出P软核质量特征的评测指标及其评 测方法,最后给出了评测实例进行证实。基于EDA工具进行评测,一方面量化了IP质量因 素和指标,并且针对不同指标采用不同的评估办法,从而可以做到客观具体:另一方面,借 助EDA工具强大功能,并且通过脚本语言实现自动化地度量,从而实现了高效。 参考文献 [1AboutVsiaLeb].http://www.vsiorg/aboutvsia/index.htm,2006.3 「2IP质量评测简介「Ebl.http://sipcsip.orgcn/csipca/ipoa/indcx.vm,2006.3 [3.OpenmoreProgram[eb].www.openmore.com2006.3. [_4VsiAlliance,QipQUalityMetricUserGuideleb].http://www.vsi.org/,2006.3 [5周萌张溯胡永华林慧君.使用脚本语言构建IP质量评估平台[J.微电子学与计算机 2004.01.14.21(8):128-131 L6. Andreas, Martin Radetzki. Measurement of IP Qualification Costs and BenefitsLJI. IEEE, 2004 XU Hai-hui, ZHANG SU, ZHANG Wei (Institute of VLSI Design, Hefei University of Technology, Hefei 230009) Inorder to tell which IP is better( Intellectual Property )and select suitable IP quickly for IP customer, we need an effective method to assess the qualification of IP. Further more, we need a standard of qualification which can be measured, and the measurement can be executed effectually. This paper explored a method to access the qualification of ip by EDa tools. After assessed three-lP by the method, we found that the method is effective IP: qualification; assessment; EDA 作者简介 许海辉:1980年出生,合肥工业人学硕士研究生,微电子学与固体电子学专业,超大 烑模集成电路设计方向;曾参与过国家自然基金项目SoC设计方法与关键技术的研究和国家 863 IP Core评测技术的研究。 7

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