数字逻辑综合工具-DC-06——综合优化过程

数字逻辑综合工具-DC-06

——综合优化过程

编译的策略：Top-down
（做设计有两种策略：top-down 和 bottom-up）
设计一定是一种层次化的结构，一层一层地去例化

Top-down只有一层的约束，针对某些模块，可能会有一些特殊的约束
在一个soc系统里面，会有一些真正的工作模块，和一些管理模块，这些工作模块跟clk、rst不会放到一起去做综合，clk、reset这些模块一般会做一些特殊的约束，比如clock gating，会放在额外的脚本里面做
如果采用bottom-up的综合顺序，当出现了glue logic（胶合逻辑），即如果在顶层模块里，并不是只有模块与模块的连接，而是由一个与门连接而成。如果采用bottom-up的顺序，下层模块保持don’t touch，那么还需要针对top层写一个额外的约束（要把glue logic也放进去编译）。
如果这样做的话，一个Soc项目里的顶层会有四五十个模块，针对每一个模块都写一个约束，这个工作量会非常大，而且效果不一定好，所以一般采用top-down的方式。

【compile_ultra】
用在时序约束紧张的时候。相当于打开了很多的开关。
这个命令在compile命令上做了更强的一些优化功能，会把整个模块给打散。

全部打散会有些问题，对于后仿而言，最后只能看到一个顶层，如果后仿有问题，没法确定是哪个模块产生的！
针对一些关键路径会优化，尝试做多次，直到所有的方法都没法满足约束。

这个命令做的一些优化：
1、 结构级优化：比如做了一个加法器（行波进位加法器、超前加法器等等）（比较大的优化）
2、 逻辑级优化
3、 门级优化：局部上的一些优化
DC会尝试着在满足时序约束的同时，将面积达到最小。

如果不满足要求，DC会找出critiical path，对其进行resynthesis

【DesignWare Library】
这是一个soft IP库：加减乘大于等于小于
FIFO、shiftreg、div_seq、ram……
（自己写的没有人家写的可靠）

在设计都进来的时候，link check保存为unmapped .ddc，这个格式里面主要是一些DW开头的器件。

【一些常见的算术优化方法：】

１、 折叠
２、 公共表达式——资源分享
３、 少用乘法
４、 乘以某个常数——把这个常数拆成２的多少次放，做移位相加，替代乘法器

【逻辑复制】

单元的延迟跟两个因素有关：输入的转换时间和扇出负载。
上图有一个关键路径，它的组合逻辑延时比较长，为了减小这个时间，把输入门的负载减小：将逻辑一分为二，对于关键路径，不让它驱动过多的单元，对于约束比较松的路径，可以安排large fanout（以面积换速度）。

【库分析】

等效表达式：DC会针对同一个表达式做不同的表达方式。预先建立好逻辑。
说实话不是很懂。

【边界优化】

有的时候会借助一些常数，可以被优化掉，比如用DFF的QB端，优化过后的信号会出现_BAR的后缀。
问题：做形式验证（把网表跟rtl代码作数学表达式上的等价校验）的时候，需要把DC产生的default.svf文件（一般在工作目录下）交给formality工具，告诉formality这些结构发生了一些改变。否则Formality会不认识这些优化的地方。

【Auto-ungrouping】
这是compile ultra默认的，如果不希望打散，加上命令set_ungroup <references_or_cells> false 命令

例子：

【扫描链-scan】（DFT）哪些地方短路了，哪些地方开路了给扫描出来。一般用这种带选择的触发器来代替一般的触发器，作为扫描链。扫描链的插入必然会带来更大的面积和更长的组合路径。
在综合的时候一般要加入-scan选项，让DC把里面普通的触发器替代成这种带MUX的触发器，看看能不能完成。

在没有做DFT的时候，-scan选项只是插入一个MUX，并没有形成一个链！

【timing_high_effort_script选项】
对时序做最好的优化。
会把时序的优先级提升到超过DRC（Design Rule Check）的优先级！
DRC是工艺厂商的要求，不满足DRC可能会出错。

【-timing】

【-retime】

上图：前面的不满足，后面的有点余量
下图：把前面的一部分组合逻辑挪到后面去，这样前一级就得到了很大的改善。后面一点点的violation可以通过把时钟稍微往后挪一点来改善掉。
Retiming的基本思想：这几个在功能和时序上是等效的

如果不希望这种retiming发生在一些特定的寄存器或者design中，可以通过命令设置

retiming的结果也需要放在.svf文件里告诉Formality

【路径分组】
在一个设计里面可能会有很多的clock，DC会把这些路径根据时钟进行分组

【亚关键路径被忽略的问题】


如果最长路径不能满足是需要求，那么DC会放弃对其它逻辑的一些优化。
（假设COMBO不满足时序要求，中间那个reg-to-reg路径就不优化了。）
——重新分组：这个组的最差的一个挂了，那这个组么得救了，其他组的还能抢救一下。

比如这里，分成Inputs Outputs Reg-to-Reg和COMBO四个组
命令：（既然是路径，就要指定从哪来到哪去（from to））

【critical range】

这个组里，最差的已经提高不了了，现在设置一个范围，在这个范围里面的，都尽量去做一些优化。

【给分定的组指定一个权重】

发现某些组是特别重要的，就把权重提高一点。

三个建议的值：1 2 5 默认的是1。5的重要程度最高。
weight的另外一个例子：

这里换了一种实现DFF的方式，Tsetup变长了，但Tc2q变短了，即提高了CLK路径的优先级，牺牲了别的路径，改善了该路径。

【【操作部分】】

（官方建议critical_range不超过时钟周期的百分之十）

这些值设好了之后要查看一下，report_path_group

license没有compile_ultra，用-map_effort high（发现综合结果不满足要求，回过头来做优化，注意，这种不会做结构级的优化） -area_effort high来代替

把综合之后的网表保存为ddc格式

脚本运行完了之后看时序
report_timing -delay_type max（看最差的那条）


（这是在脚本里把路径分组注释掉之后的结果）
注意，现在只报告了一个路径。而且这个路径属于clk_i路径组。

通过report_path_group来查看分组的情况

（此时没有任何分组）

ungroup之前的电路图：

（此时的设计是分级的）

敲入命令：ungroup -flatten -all之后，只能看到一个顶层了

compile没加-scan选项时的ddc网表：
（在mapped里面，top.ddc）

这是一个普通的D触发器

敲入命令：compile -map_effort high -area_effort high -scan

＝＝＞综合出来这样的DFF
这些DFF并没有连成一个链，需要用DFT Compiler去做。（不是所有的芯片都一定要做DFT的）。

【设置了路径组之后的综合】
report_path_group

再执行report_timing -delay_type max


（这边不存在COMBO的路径，所以没有报）

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