DC逻辑综合工具简介-Design Compiler

逻辑综合简介

• 逻辑综合:代码转变为网表
• FPGA:代码转变为FPGA内部的数字单元
• 在进行综合的时候往往会使用一些脚本工具
• 需要学会看综合之后的报告

1.目标

• 进行综合需要读入RTL设计，还需要用到fab提供的工艺库（综合库）
• RTL -- 书写完成后,输入到DC,复杂的RTL设计,通常是层次化设计
• 综合库 -- 使用的工艺库,比如台积电5nm工艺,设计约束和技术文件
• 设计约束 - 时钟频率等
• RTL写完之后，就要解决掉RTL中的语法错误
• 了解命令,掌握分析报告的方法

2.必备知识

• 门级 -- 将RTL转变为门级电路(或门\寄存器\与门\与非门)实现的网表

• clock skew - 时钟到达不同寄存器的时间不同，需要插入buffer使得时钟到达不同寄存器的时间相同

综合是什么？

• idea -- 需求 -- 架构 -- 微架构设计 -- RTL -- Netlist -- 版图 -- Fab -- 芯片 -- 封装测试 -- 集成到PCB上

2.1 综合逻辑

• 第一遍综合的时候,输入的是RTL代码和一些约束,没有物理信息,综合结果可能不是很理想
• 往往在第一遍综合之后还可能进行第二遍综合

2.2 综合流程

• 读入RTL+工艺库
• 添加约束
• 进行综合

• 转化:先将RTL代码转变为一种GTECH格式的通用网表(使用的门电路和使用的具体工艺库是不对应的)
• 门级映射（GTECH) - 将GTECH中的网表映射成特定工艺库中的专用门电路，根据驱动能力选择门器件的大小
• 优化逻辑 - 哪些门可以合并或者取消

3.综合示例

3.1 RTL

module (
  input wire [31:0] a_in,
  input wire [31:0] b_in,
  input wire [0:0]  c_in,
  output wire [31:0] sum_out,
  output wire [0:0] c_out
);

  assign {c_out,sum_out} = a_in + b_in + c_in;

endmodule

3.2 综合过程

1. 在命令行中输入dc_shell

dc_shell

• 一般使用脚本的形式
  
  2.source 综合文件

source syn.tcl

3.产生结果

3.3 syn.tcl脚本内容

4.两种计算互连产生的RC系数的方式

• WLM根据扇出的数量估算门电路和门电路之间的线路长度,以此来推断RC的大小,是一种概率学上的统计结果
• 优点:方便计算
• 缺点:计算RC > 实际RC,会有一些冗余设计,浪费一些面积;计算RC < 实际RC,网表包含欠量的缓冲门
• 会对RC的结果进行迭代,就是多计算几次
• 寄存器之间的延迟:standcell的延时和一些连线,对于standcell的延时,是准确的,唯一不准确的连线的延时往往是不准的,在综合的时候往往需要迭代
• 采用拓扑的方式计算RC,拓扑模式需要读取RTL之外还需要读入物理信息 ,有物理信息支持之后,计算的RC结果往往是准确的,可以针对性的对一些路径进行优化
• QOR -- quality of result
• TTR -- Time to Result
  
  
• 拓扑模式:需要布局布线之后的物理信息
• 在企业中往往使用双程的综合方法,首先使用WLM方式进行一遍逻辑综合,后端使用WLM的结果进行一遍布局布线,将布局布线后的物理信息传递给DC,再次进行拓扑模式下的综合

4.1 双程综合方法

• 首次综合,可以添加一些约束
• ICC -- 进行布局布线,产生DEF文件,其中包含了一些物理信息
• 拓扑模式下的综合:DCT,产生一个网表
• ICC -- 再次进行布局布线

5.约束驱动综合

• 频率约束,面积约束
• DC优先满足时钟频率,在保证时钟的情况下,优化面积
• delay小,performace好,面积大;delay大,performance差,面积小;
• power/performance/area -- 三者是相互约束的

6.综合工具的启动方式

1.在命令行输入design_vision,可以打开图形化界面,查看物理信息的时候使用图形化界面

design_vision

2.dc_shell,使用的是WLM license,交互模式

# 使用WLM模式
dc_shell

# 使用拓扑模式
dc_shell -topo

1. 使用bash模式,长用于使用稳定脚本,查看报告,在公司中经常使用bash模式

dc_shell -f syn.tcl | tee -i run.log

7.Unix\Linux系统DC-Shell命令

dc_shell

• dc_shell 中执行linux命令,前面加sh
• 执行上一步操作

1.上下箭头可以选择命令
2.!!--执行上一步操作
3.!+上一步开头的命令
  sh gvim test.v  

  !sh -- 可以执行上述命令
  !s -- 也可以执行上一步命令
4.history -- 查看历史命令,通过!+数字选择执行第几条命令

• .ddc文件包含网表和约束sdc文件,拿到.ddc文件可以认为是进行了综合

8.DC工具掌握

8.1 综合主要步骤

• .db文件 -- 逻辑综合库

8.2 DC主要流程

8.3 DC命令总览

• current_design top 设置顶层为综合对象
• link -- 将RTL层级理顺
• check_design -- 检查RTL代码