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PrimeTime 时序分析流程和方法

PrimeTime 时序分析流程和方法
PrimeTime 时序分析流程和方法

PrimeTime 时序分析流程和方法

PrimeTime是Synopsys的一个单点的全芯片、门级静态时序分析器。它能分析大规模、同步、数字ASICS的时序。PrimeTime工作在设计的门级层次,并且和Synopsys其它工具整合得很紧密。

基本特点和功能:

时序检查方面:

建立和保持时序的检查(Setup and hold checks)

重新覆盖和去除检查(Recovery and removal checks)

时钟脉冲宽度检查(Clock pulse width checks)

时钟门锁检查(Clock-gating checks)

设计检查方面:

没有时钟端的寄存器

没有时序约束的结束点(endpoint)

主从时钟分离(Master-slave clock separation)

有多哥时钟的寄存器

对层次敏感的时钟(Level-sensitive clocking)

组合电路的反馈环(Combinational feedback loops)

设计规则检查,包括最大电容(maximum capacitance)、最大传输时间(maximum transition)和最大扇出(maximum fanout)

PrimeTime 时序分析流程和方法:

在时序分析之前需要做的步骤:

1、建立设计环境

- 建立搜索路径(search path)和链接路径(link path)

- 读入设计和库

- 链接顶层设计

- 建立运作条件、连线负载模型、端口负载、驱动和传输时间

2、说明时序声明(约束)

- 定义时钟周期、波形、不确定性(uncertainty)和滞后时间(latency)

- 说明输入、输出端口的延时

3、说明时序例外情况(timing exceptions)

- 多周期路径(multicycle paths)

- 不合法路径(false paths)

- 说明最大和最小延时、路径分割(path segmentation)和失效弧(disabled arcs)

4、进行分析和生成报告

- 检查时序

- 生成约束报告

- 生成路径时序报告

开始

先建立目录并将PrimeTime本身所带的一个例子拷到新建的目录下,在下面的内容中将要用到这个例子。

mkdir primetime

cd primetime

cp –r $SYNOPSYS/doc/pt/tutorial .

cd tutorial

确认目录中有以下这些文件:

AM2910.db The design .db for the top-level of the design

CONTROL.db The design .db for the CONTROL block

REGCNT.db The design .db for the REGCNT block

UPC.db The design .db for the UPC block

Y.data The Stamp data file for the Y block

Y.mod The Stamp model file for the Y block

Y_lib.db The library .db for the Y block

STACK_lib.db The library .db for the STACK block

pt_lib.db The technology library .db

stack.qtm.pt The quick timing model script for the stack block

optimize.dcsh The dc_shell optimization script

timing.dcsh An example DC shell timing script for translation

tutorial.pt The complete PrimeTime tutorial script for your

reference.

例子是一个AM2910微处理器,如图所示模块图。

运行PrimeTime:

pt_shell

定义搜索路径和链接路径:

pt_shell>set search_path “.”

Pt_shell>set link_path “* pt_lib.db STACK_lib.db Y_lib.db”

* pt_lib.db STACK_lib.db Y_lib.db

读入设计:

PrimeTime支持以下设计格式:

. Synopsys database files (.db) (Use the read_db command)

. Verilog netlist files (Use the read_verilog command)

. Electronic Design Interchange Format (EDIF) netlist files (Use the read_edif command.) . VHDL netlist files (Use the read_vhdl command.)

读入AM2910的顶层设计文件:

pt_shell> read_db AM2910.db

Loading db file '/u/joe/primetime/tutorial/AM2910.db'

1

链接设计:

pt_shell> link_design AM2910

Loading db file '/u/joe/primetime/tutorial/pt_lib.db'

Loading db file '/u/joe/primetime/tutorial/STACK_lib.db'

Loading db file '/u/joe/primetime/tutorial/Y_lib.db'

Linking design AM2010 ...

Loading db file '/u/joe/primetime/tutorial/STACK.db'

...

Designs used to link AM2910:

CONTROL, REGCNT, STACK, UPC, Y

Libraries used to link AM2910:

STACK_lib, Y_lib, pt_lib

Design 'AM2910' was successfully linked

显示当前已载入的设计:

pt_shell>list_designs

得到当前载入单元的信息:

pt_shell>report_cell

编译一个标记模型(Stamp Model):

标记模型是一个诸如像DSP或RAMS那样复杂模块的静态时序模型。

标记模型与.lib模型共存,而不能代替它们。

- 建立标记模型是用在晶体管层次的设计上,在这个层次上没有门级网表。

- 标记模型语言是一种源代码语言,被编译成Synopsys的.db文件格式,可以被PrimeTime 或Design Compiler使用。

- 标记模型包含引脚到引脚的时序弧、建立和保持时间数据、模式信息、引脚的电容和驱动能力等等。标记模型还能保存属性(面积等等)。

- 三态输出、锁存器和内部生成的时钟都可以被建模。

一个标记模型包括两种源代码文件格式:

- .mod文件

仅包含引脚到引脚的弧的描述(没有延时数据)。

- .data文件

包含.mod文件中每条弧的延时数据。

标记模型可以有多个.data文件来描述不同运作条件下的时序。

两种文件格式都需要编译成一个.db模型。

编译AM2910中Y模块的标记模型(标记源代码文件是Y.mod和Y.data):

pt_shell> compile_stamp_model -model_file Y.mod \

-data_file Y.data -output Y

Wrote model library core to …./Y_lib.db?

Wrote model to …./Y.db?

PrimeTime生成两个.db文件:

Y_lib.db:一个库文件,包含一个单元(cell)。这个单元叫做核(core)。

Y.db:一个设计文件,引用Y_lib.db中的单元核。

编译一个快速时序模型(Quick Timing Model):

可以为设计中还没有完成的模块建立一个快速时序模型,以使得完整的时序分析能够进行。通常的情形是:

- 模块的HDL代码还没有完成时

- 为了划分设计,在评估阶段为实际设计进行时序预测、约束估计时

- 模块的标记模型还没有完成时

一个快速时序模型是一组PrimeTime命令,而不是一种语言。为了方便和文档化可以将它们写在一个脚本文件中,然后保存为.db的格式。在PrimeTime和Design Compile中快速时序模型很有用处。

还可以将快速时序模型保存为标记模型,这是开始一个复杂标记模型的一种便利的方法。例子中STACK模块的快速时序模型脚本文件是stack.qtm.pt,建立这个模型:

pt_shell> source -echo stack.qtm.pt

...

pt_shell> report_qtm_model;

...

pt_shell> save_qtm_model -output STACK -format db

Wrote model library core to './STACK_lib.db'

Wrote model to './STACK.db'

进行时序分析

配置运作环境

读入并链接AM2910设计:

pt_shell> set search_path "."

pt_shell> set link_path "* pt_lib.db STACK_lib.db Y_lib.db"

pt_shell> read_db AM2910.db

pt_shell> link_design AM2910

链接了AM2910会导致其它已经链接的设计变为不链接的状态。在内存里只允许有一个链接的设计。当一个设计不链接,所有时序信息将被去除,并会出现警告,这和Design Compiler 不同。如果需要保存所标注的信息,可以在链接一个新的设计之前用write_script命令。如果以后重新链接这个设计,只要运行这个脚本就可以了。

建立运作条件和连线负载模型:

PrimeTime在生成建立时序报告(setup timing reports)时使用最大(Maximum)运作条件和连线负载模型;在生成保持时序报告(hold timing reports)时使用最小(Minimum)运作条件和连线负载模型。

pt_shell> set_operating_conditions -library pt_lib -min BCCOM -max WCCOM

pt_shell> set_wire_load_mode top

pt_shell> set_wire_load_model -library pt_lib -name 05x05 -min

pt_shell> set_wire_load_model -library pt_lib -name 20x20 –max

如果运作条件在两个不同的库中,用set_min_library命令来在最大库和最小库中建立联系。得到一张库的列表:

pt_shell> list_libraries

Library Registry:

STACK_lib /home/gray/primetime/tutorial/

STACK_lib.db:STACK_lib

Y_lib /home/gray/primetime/tutorial/Y_lib.db:Y_lib

* pt_lib /home/gray/primetime/tutorial/

pt_lib.db:pt_lib

得到一个库的详细信息:

pt_shell>report_lib pt_lib

基本声明:

pt_shell> create_clock -period 30 [get_ports CLOCK]

pt_shell> set clock [get_clock CLOCK]

pt_shell> set_clock_uncertainty 0.5 $clock

pt_shell> set_clock_latency -min 3.5 $clock

pt_shell> set_clock_latency -max 5.5 $clock

pt_shell> set_clock_transition -min 0.25 $clock

pt_shell> set_clock_transition -max 0.3 $clock

时钟门锁检查(Clock-Gating Checks):

pt_shell> set_clock_gating_check -setup 0.5 -hold 0.1 $clock

pt_shell> set_min_pulse_width 2.0 $clock

如果设计被反标过,PrimeTime用SDF的建立和保持时间值,以及时钟脉冲宽度说明。

得到一个时序摘要:

pt_shell>report_design

pt_shell>report_reference

检查时序声明和设计的结构:

在进行时序分析之前运行check_timing命令是关键。这个命令能够检查到所有可能的时序问题。

在这个例子中将会出现警告,原因是存在没有约束条件的端口。

运行时序分析

设置端口延时并检查时序:

pt_shell> set_input_delay 0.0 [all_inputs] -clock $clock

pt_shell> set_output_delay 2.0 [get_port INTERRUPT_DRIVER_ENABLE] -clock $clock

pt_shell> set_output_delay 1.25 [get_port MAPPING_ROM_ENABLE] -clock $clock

pt_shell> set_output_delay 0.5 [get_port OVERFLOW] -clock $clock

pt_shell> set_output_delay 1.0 [get_port PIPELINE_ENABLE] -clock $clock

pt_shell> set_output_delay 1.0 [get_port Y_OUTPUT] -clock $clock

pt_shell> set_driving_cell -lib_cell IV -library pt_lib [all_inputs]

pt_shell> set_capacitance 0.5 [all_outputs]

pt_shell> check_timing

保存设置:

将所设置的时序信息保存为脚本文件可以确保在接下去的运行中保留一个时序环境的复本。使用write_script命令,这个命令将以下这些信息保存到一个命令文件中:

Clocks Names, waveforms, latency, and uncertainty

Exceptions False and multicycle paths, minimum and maximum

delays, and path groups

Delays Input and output delays, all delay annotations, and

timing checks

Net and port attributes Capacitance, resistance, and fanout

Design environment Wire load model, operation condition, drive, driving cell,

and transition

Design rules Minimum and maximum capacitance, minimum and

maximum fanout, and minimum and maximum transition

write_script命令可以将脚本写成Design Compiler格式(dcsh or dctcl mode)或者PrimeTime格式(ptsh)。

不能用PrimeTime写一个被标注设计的.db文件,因为PrimeTime只能写时序模型的.db文件。以脚本为主要方式是为了和Design Compiler传递数据。

pt_shell> write_script -format dctcl -output AM2910.tcl

pt_shell> write_script -format dcsh -output AM2910.dcsh

pt_shell> write_script -format ptsh -output AM2910.pt

运行基本的分析:

1.得到AM2910的约束报告:

pt_shell>report_constraint

2. 检查报告中的时序违规(timing violations)和约束违规(constraints violations)

3.到更多关于违规的信息:

pt_shell> report_constraint -all_violators

4.检查这份报告:

这里有多少违规的结束点(endpoints)?

报告基于路径的时序信息:

pt_shell>report_timing

设置时序例外情况:

因为PrimeTime直到进行完整的时序升级(timing update)之前才检查时序例外情况的正确性,所以要运行report_exceptions以确定它们的正确性。

声明AM2910的时序例外情况。设置一条两个时钟周期的路径,其中建立时间为2,保持时间为1:

pt_shell> set_false_path -from U3/OUTPUT_reg /CP \

-to U2/OUTPUT_reg /D

pt_shell> set_multicycle_path -setup 2 -from \

INSTRUCTION -to U2/OUTPUT_reg

pt_shell> set_multicycle_path -hold 1 -from \

INSTRUCTION -to U2/OUTPUT_reg

pt_shell> update_timing

pt_shell> report_exceptions

pt_shell> report_exceptions -ignored

评估时序例外情况结果:

1.得到另外一个约束报告并评估违规情况:

pt_shell>report_constraint –all_violators

2.检查这份约束报告

3.确信所设置的例外情况是否能够使得设计中的违规显现比以前更少。设计中最差余量(the worst slack)是什么?

pt_shell>report_timing

4. 检查这份详细的时序报告。

5. 看其它的违规路径。从这份约束报告中选择一个结束点,并键入:

pt_shell> report_timing -to endpoint

6. 检查这份报告。

提取一个子设计的边界时序特性信息:

一个子设计的相关时序特性信息的提取是基于它相关的上级设计环境。这些信息有

两个主要用途:

一个主要用途是PrimeTime将这些相关特性信息提供给Design Compiler作为约束信息。这是DC中从芯片级分析到模块级优化主要的纽带,与只是作分析的单点工具相比提供了更佳的整合性。

提取了相关特性信息之后,命令PrimeTime写一个包含子设计或模块时序信息的脚本。

在提取时序特性的同时,要注意:

1.特性信息提取不能够预计子设计的时序状况;

2.特性信息提取没有最大或最小这两种工作模式。所以在做这步工作之前要设置单一的、正确的运作条件。

对于PrimeTime而言,相关时序信息允许作层次化的时序分析,并观察芯片层次的

时序约束;对于Design Compiler而言,相关时序信息允许在综合或逻辑优化时设置时序约束。

在Design Compiler中设置综合或优化约束的步骤是:

1.在PrimeTime中读入顶层设计

2.确认需要优化的子设计

3.提取每一个子设计的特性信息

4.为每一个子设计生成一个Design Compiler的脚本

5.将这些子设计读到Design Compiler中

6.将步骤4中生成的脚本引入进来

7.进行模块级的优化

仅将需要优化的子设计读入到DC中去,这样DC运行起来可以效率高一些。优化完这

些模块之后,再将它们读入到PrimeTime中去作新一轮的时序分析。

在这个例子中,从时序报告中可以看出模块U3(REGCNT)和U2(UPC)可以进一步优化,也许能消除一些违规情况。

因为要纠正建立时序违规,所以要配置最差情况的运行条件。

pt_shell> set_operating_conditions -library pt_lib WCCOM

pt_shell> characterize_context {U2 U3}

pt_shell> write_context U2 -output UPC.char.dcsh \

-format dcsh

pt_shell> write_context U3 -output REGCNT.char.dcsh \

-format dcsh

pt_shell> write_script -format ptsh -output AM2910.new.pt

% dc_shell

dc_shell> include optimize.dcsh

...

dc_shell> quit

pt_shell> read_db {REGCNT.opt.db UPC.opt.db}

pt_shell> current_design AM2910

pt_shell> swap_cell U3 {REGCNT.opt.db:REGCNT}

pt_shell> swap_cell U2 {UPC.opt.db:UPC}

pt_shell> source AM2910.new.pt

pt_shell> check_timing

pt_shell> report_constraint -all_violators

pt_shell> report_constraint -all_violators –verbose

看新生成的报告,违规情况是不是比原来少了?

高级分析

情形分析(Case Analysis):

PrimeTime允许将设计中的端口设置成逻辑1或逻辑0,并使其像实际中那样生效,恰当地使时序弧有效或无效。这叫做情形分析(case analysis)或常量传播(constant propagation)。

情形分析能沿着电路正向地使所指定的逻辑常量生效,但是逆向不行。PrimeTime可以这样做是因为它知道门的逻辑功能。PrimeTime不能使逻辑常量通过RAMs或其他黑箱单元传播。黑箱单元是没有定义功能的单元。

可以使用标记时序模型有条件地定义被情形分析影响到的时序弧。使用情形分析,可以在不同的条件下进行时序分析,例如,测试模式的开或关。

PrimeTime自动使一直高或一直低的信号生效。如图所示使用情形分析时的常量传播。

如果将Sel端口设置成逻辑0,PrimeTime只跟踪INa到U3的路径;

如果将Sel端口设置成逻辑1,PrimeTime只跟踪INb到U3的路径;

如果将U2的B引脚设置成逻辑0,PrimeTime将不跟踪到U3/Ten的路径。

作为情形分析的范例,完成以下一些步骤:

1.在设计中的一个端口上设置一个情形分析逻辑常量,观察时序弧受到的影响

pt_shell> set_case_analysis 0 [get_ports CONDITION_CODE]

pt_shell> report_case_analysis

pt_shell> report_disable_timing

report_disable_timing命令显示所有因为情形分析而无效的时序弧。

2.看时序的改变

pt_shell> report_constraint

pt_shell> report_timing

3.检查报告

在这种情况下,将CONDITION_CODE端口设置成0改变了时序,所以关键路径也不一样了。

4.将CONDITION_CODE设置成1,观察结果

5.去除刚才所设置的逻辑常量

pt_shell> remove_case_analysis [get_ports CONDITION_CODE]

模式分析(Mode Analysis):

一些复杂的设计可能会有好多种功能模式,在每种模式种时序路径和特性完全不同。

在PrimeTime中可以定义和说明这些模式的时序,然后再为每种模式分别进行分析。这样做可以去除许多不合法的时序违规现象,因为那些路径被设置成是无效的。例如,一个RAM 的写地址和读地址路径是不同的。一个时序报告可能会显示一条RAM的写地址路径,但是这条路径只有在RAM工作在读模式时才有效。

有两种方法定义模式:

. 在标志模型中将模式和时序弧联系起来

. 为一条特殊的路径定义一种模式

在定义了模式之后,可以用一部分或所有定义的模式来进行时序分析。

1. AM2910的Y模块有模式功能,因为在它的标记模型中已经定义了。在Y.mod文件中查看已定义的模式:

pt_shell>report_mode

2.看设置了模式之后时序的改变:

pt_shell> set_case_analysis 0 [get_pins U4/OPERA TION ]

pt_shell> set_mode data U4/core

pt_shell> report_mode

pt_shell> report_timing -to Y_OUTPUT*

pt_shell> set_mode stack U4/core

pt_shell> report_mode

pt_shell> report_timing -to Y_OUTPUT*

3.将所定义的模式复位:

pt_shell>reset_mode

报告合法路径(True Paths):

PrimeTime能够自动探测到设计中存在的一些不合法路径。这些路径可能是功能不合法

路径或是延时不合法路径。

下图所示一条功能不合法路径,因为它永远也不敏感(sensitize)。

PrimeTime还可以用自动生成测试模式automatic test-pattern generation(ATPG)方法在需要测试的时序路径上生成测试向量来进行分析。用户不用自己去说明这些向量,PrimeTime会自动生成并使其生效。

如果PrimeTime能够生成一个向量,它会认为这条路径是合法的,否则是不合法的。PrimeTime不能在包含有黑箱单元的部分使用合法路径分析,因为它无法推算ATPG向量经过不知道功能的黑箱单元之后将是什么样的输出。

report-timing 命令有三个选项可以用来作合法路径报告:

-justify

对于所需分析的路径,报告每一条是合法还是不合法。如果合法,PrimeTime显示一条可以使其敏感的输入向量。将这个选项用在违规路径上查看潜在不合法违规。加上-nworst和-max_paths选项检查多条路径。

-true

启用一种搜索算法寻找最长的合法路径。使用这个选项在某些设计中会使CPU的运行时间延长。

-false

只报告不合法的路径。

仅在生成报告时使用合法路径分析。它不是PrimeTime的一种时序模型。

在例子中用合法路径报告来验证路径:

pt_shell> report_timing -true

pt_shell> report_timing -justify -to MAPPING_ROM_ENABLE

pt_shell> report_timing -false -max_paths 5

提取一个时序模型:

时序模型提取是从一个门级网表生成一个.db文件。PrimeTime和DC都能够使用这种提取得到的.db文件。

供应商(Vendors)用提取的方法提供时序模型。设计者可以用提取的方式生成一个完全与其他模块不相关的时序模型(可以被多次引用)。

提取是自动地从网表中提取时序模型并把信息保存为两个.db文件,类似于编译标记模型时的输出。

用这种方法提取一个时序模型:

1.读入要提取的网表

2.定义时钟

3.反标延时和电容(如果可行的话)

4.设置连线负载模型(如果可行的话)

5.去除内部的例外情况(这些不保存到模型中)

6.进行时序检查并改正任何错误

7.设置提取时的环境变量

8.在所有需要的运作条件下提取模型

9.交换(Swap)提取的时序模型

现在UPC设计已经优化了,提取它的一个时序模型,用到芯片级的时序分析中去。

pt_shell> link_design UPC

pt_shell> create_clock -period 30 [get_ports CLOCK]

pt_shell> set_wire_load_model -name 20x20 -library pt_lib UPC

pt_shell> check_timing; # Unconstrained outputs are OK

pt_shell> set extract_model_tolerance 0.05

pt_shell> set extract_model_transition_limit 5.0

pt_shell> set extract_model_capacitance_limit 64

pt_shell> set extract_model_min_resolution 0.1

pt_shell> set extract_model_min_delay_threshold 0.5

pt_shell> set extract_model_conservative true

pt_shell> extract_model -operating_conditions {WCCOM NOM BCCOM} -output UPC.ext

pt_shell> set link_path "$link_path UPC.extr_lib.db"

pt_shell> read_db UPC.extr.db

pt_shell> link_design AM2910

pt_shell> swap_cell U2 {UPC.extr.db:UPC}

pt_shell> source AM2910.new.pt

pt_shell> report_cell; # Note UPC is now marked as a model

pt_shell> report_constraint -all

检查结果。

反标标准延时格式文件(SDF):

PrimeTime支持以下版本的SDF文件:

读:1.0, 2.0, 2.1;

写:1.0, 2.1。

当PrimeTime用SDF进行延时标注时,它假定与负载相关的延时部分被包含到单元延时中。如果SDF在连线延时中包含了负载相关延时,在read_sdf命令中用-load_delay net选项。

写一个AM2910的最大和最小延时SDF文件:

pt_shell> set_operating_conditions -library pt_lib -min BCCOM -max WCCOM

pt_shell> write_sdf -version 2.1 AM2910.sdf

将这个SDF文件读回PrimeTime中:

pt_shell> read_sdf -min_max AM2910.sdf

pt_shell> report_timing

检查报告。注意每一个反标延时都被标上了*号。

读寄生参数文件:

PrimeTime支持以下几种寄生参数文件:

Reduced Standard Parasitic Format (RSPF)

Detailed Standard Parasitic Format (DSPF)

Standard Parasitic Exchange Format (SPEF)

命令格式为:

pt_shell> read_parasitics filename

PrimeTime会自动识别文件的格式。

退出PrimeTime:

pt_shell> quit

时序逻辑电路的分析方法

7.2 时序逻辑电路的分析方法 时序逻辑电路的分析:根据给定的电路,写出它的方程、列出状态转换真值表、画出状态转换图和时序图,而后得出它的功能。 7.2.1同步时序逻辑电路的分析方法 同步时序逻辑电路的主要特点:在同步时序逻辑电路中,由于所有触发器都由同一个时钟脉冲信号CP来触发,它只控制触发器的翻转时刻,而对触发器翻转到何种状态并无影响,所以,在分析同步时序逻辑电路时,可以不考虑时钟条件。 1、基本分析步骤 1)写方程式: 输出方程:时序逻辑电路的输出逻辑表达式,它通常为现态和输入信号的函数。 驱动方程:各触发器输入端的逻辑表达式。 状态方程:将驱动方程代入相应触发器的特性方程中,便得到该触发器的状态方程。 2)列状态转换真值表: 将电路现态的各种取值代入状态方程和输出方程中进行计算,求出相应的次态和输出,从而列出状态转换真值表。如现态的起始值已给定时,则从给定值开始计算。如没有给定时,则可设定一个现态起始值依次进行计算。 3)逻辑功能的说明: 根据状态转换真值表来说明电路的逻辑功能。 4)画状态转换图和时序图: 状态转换图:是指电路由现态转换到次态的示意图。 时序图:是在时钟脉冲CP作用下,各触发器状态变化的波形图。 5)检验电路能否自启动 关于电路的自启动问题和检验方法,在下例中得到说明。

2、分析举例 例、试分析下图所示电路的逻辑功能,并画出状态转换图和时序图。 解:由上图所示电路可看出,时钟脉冲CP加在每个触发器的时钟脉冲输入端上。因此,它是一个同步时序逻辑电路,时钟方程可以不写。 ①写方程式: 输出方程: 驱动方程: 状态方程: ②列状态转换真值表: 状态转换真值表的作法是: 从第一个现态“000”开始,代入状态方程,得次态为“001”,代入输出方程,得输出为“0”。 把得出的次态“001”作为下一轮计算的“现态”,继续计算下一轮的次态值和输出值。

集成电路验证与算法知识点总结

集成电路验证与算法知识点总结 黑盒:验证工程师不需了解设计的任何实现细节,所有的验证都必须通过接口完成,不能对内部状态进行直接访问,对内部的结构和实现不需过多了解,缺陷可观测性和可控性比较差。白盒:对待验证设计的内部结构和实现完全可见,也具有完全的可控性,优点在于能够快速的设置感兴趣的状态和输入组合,或者分离特定的功能,可以很容易的在验证过程中对结果进行观察并在输出与期望结果不一致时立即报错,但这种方法与特定的实现紧密相关,并且不能用于不同的实现或者将来的二次设计并且还需要验证工程师对设计实现的细节有相当的了解,以便正确生成有意义的条件以及合理地确定对什么结果进行观测白盒是黑盒的有益补充可以保证与实现有关的特性功能的正确性。 灰盒:介于黑盒和白盒之间的一种折中方案。黑盒可能不能验证设计的所有部分,而白盒不具备可移植性和独立性,与黑盒一样,灰盒通过最顶层接口对设计进行观测和控制,一般而已,灰盒最主要是验证与特定实现有关的重要特征。 遗传算法:5个参数的定义:Np是种群数量,Ng是每一代的数量No是产生子代的数量,Pi是通过反转产生2代的概率,Pu是通过变异产生子代的概率。基本思想:首先计算每一个个体的适应度Fitness Np(i)通过竞争选择出Ng个个体,然后根据适应度随机选择双亲,产生下一代,产生下一代的方式中Pi的概率是通过反转产生,Pu的概率通过变异产生,还有的是通过双亲交配产生,产生下一代的个体数量为No,由Ng和No选择出Np个以保持种群数量不变。一直遗传下来,直到种群的适应度足够高或不再提高为止。 验证计划:①明确的验证目标②验证策略③验证手段:基于行为级的模拟,静态时序分析还是形式化验证④结果检查手段:开发的验证环境是自检查,还是验证结果与参考模型的输出结果对比,还是验证结果直接和期望结果对比⑤建立验证环境的要求:内容有验证对象的抽象层次,验证模型的来源,包括行为模型,模拟模型等;验证环境的要素,包括结果检查,激励源等。⑥制定验证方案,即验证用例设计⑦验证结果的质量标准,内容包括验证向量数目,功能覆盖率和代码覆盖率⑧回归测试,什么时间进行回归测试,采用哪些激励进行回归测试⑨验证问题跟踪与管理,内容包括验证过程中发现的问题的记录和解决问题的情况,以及由此引发的代码更改记录⑩制定验证的进度安排和小组人员职责和分工⑾验证计划评审的节点和内容。 断言:监测设计中正确行为或错误行为的验证对象。断言将设计要求转换成了验证对象,从而可以用模拟器或形式化验证工具,评测设计要求是否被满足.断言分为3种:第一种为Assertion,用于描述设计所期望的正确行为;第二种为Constraint,用于描述设计所处环境的行为;第三种为Cover,用于描述设计及其所处环境应该会到达的状态。 SV A是SystemVerilog的断言,比较适合用Verilog编写的RTL代码,SV A是免费的,而PSL 需要购买。SV A的不太适合验证异步时钟接口。 PSL比较适合用VHDL编写的RTL代码。PSL的断言可以用于验证异步时钟接口。PSL的断言功能比SV A要强,例如,PSL支持具有Liveness功能的断言,但SV A不支持openspabc的功能验证(不包括时序和物理设计验证)①处理器体系结构设计验证②RTL设计模拟验证③DFT验证;系统级环境验证:固件操作系统和各类驱动; 使用工具:软模拟,加速器仿真,形式化验证;商业工具+定制工具 模拟:1适用于所有设计层次,2需要测试向量,3完整的模型,部分的验证,4输入驱动,施加激励,比较输出,5不完备的验证方法,只能证明设计有错而不能证明无错,6验证输入空间的点,一次检查一个输出点,7难点在于确定模拟激励是否足够。

TimeQuest快速入门

TimeQuest快速入门 简介 本教程介绍用TimeQuest Analyzer进行时序约束和静态时序分析的必要步骤。所用示例文件在\qdesigns\fir_filter文件夹下。 TimeQuest约束步骤 下面的步骤描述了用TimeQuest对设计进行时序约束的步骤,每一步操作包含GUI和Command-line的操作方法。 第1步:在QuartusII中打开&建立工程 启动QuartusII软件,在\qdesigns\fir_filter文件夹下打开工程compile_fir_filter.qpf。 第2步:设置TimeQuest Analyzer 默认状态下,QuartusII使用Classic Timing Analyzer作为默认的时序分析工具。需要在QuatusII中进行如下设置将TimeQuest Analyzer设为当前工程的时序分析器。 在【Assignment】菜单下单击【Settings】,在【Category】列表中展开【Timing Analysis Processing】,选择【Use TimeQuest Analyzer during compilation】,然后点击【OK】即可。 第3步:进行初始的编译 在将时序约束应用到设计之前,需要为TimeQuest创建初始的数据。初始数据是通过post-map结果产生的。步骤如下: 在【Processing】菜单栏下,选择【Start】/【Start Analysis&Synthesis】。 通过运行【Analysis&Synthesis】产生post-map数据。 还可以用post-fit网表来产生初始数据。但是创建post-map数据所用时间更少,而且post-map数据对本设计示例工程来说已经够用。 第4步:启动TimeQuest Analyzer 为了创建并验证时序约束,需要启动TimeQuest Analyzer。在【Tools】菜单下,单击【TimeQuest Analyzer】启动TimeQuest Analyzer。 第5步:创建Post-Map时序网表 在指定时序要求前,需要首先创建一个时序网表。可以从post-map或post-fit 数据中创建时序网表(见第3步)。利用post-map数据创建时序网表的方法为:在【netlist】菜单下,单击【Create Timing Netlist】,在弹出的对话框中,选择【Input netlist type】下的【Post-Map】,单击【OK】。 不能通过【Task】面板下的【Create Timing Netlist】命令来创建post-map网表。在默认情况下,【Create Timing Netlist】需要post-fit数据。

静态时序分析中建立时间和保持时间关系详解

建立时间和保持时间关系详解 图1 建立时间(setup time)是指在触发器的时钟信号上升沿到来以前,数据稳定不变的时间,如果建立时间不够,数据将不能在这个时钟上升沿被打入触发器; 保持时间(hold time)是指在触发器的时钟信号上升沿到来以后,数据稳定不变的时间,如果保持时间不够,数据同样不能被打入触发器。 如图1 。数据稳定传输必须满足建立和保持时间的要求,当然在一些情况下,建立时间和保持时间的值可以为零。PLD/FPGA开发软件可以自动计算两个相关输入的建立和保持时间。 个人理解: 1、建立时间(setup time)触发器在时钟沿到来之前,其数据的输入端的数据必须保持不变的时间;建立时间决定了该触发器之间的组合逻辑的最大延迟。 2、保持时间(hold time)触发器在时钟沿到来之后,其数据输入端的数据必须保持不变的时间;保持时间决定了该触发器之间的组合逻辑的最小延迟。 关于建立时间保持时间的考虑 华为题目:时钟周期为T,触发器D1的建立时间最大为T1max,最小为T1min。组合逻辑电路最大延迟为T2max,最小为T2min。问:触发器D2的建立时间T3和保持时间T4应满足什么条件? 分析: Tffpd:触发器输出的响应时间,也就是触发器的输出在clk时钟上升沿到来之后多长的时间内发生变化并且稳定,也可以理解为触发器的输出延时。 Tcomb:触发器的输出经过组合逻辑所需要的时间,也就是题目中的组合逻辑延迟。 Tsetup:建立时间 Thold:保持时间 Tclk:时钟周期 建立时间容限:相当于保护时间,这里要求建立时间容限大于等于0。 保持时间容限:保持时间容限也要求大于等于0。

时序逻辑电路的组成及分析方法案例说明

时序逻辑电路的组成及分析方法案例说明 一、时序逻辑电路的组成 时序逻辑电路由组合逻辑电路和存储电路两部分组成,结构框图如图5-1所示。图中外部输入信号用X (x 1,x 2,… ,x n )表示;电路的输出信号用Y (y 1,y 2,… ,y m )表示;存储电路的输入信号用Z (z 1,z 2,… ,z k )表示;存储电路的输出信号和组合逻辑电路的内部输入信号用Q (q 1,q 2,… ,q j )表示。 x x y 1 y m 图8.38 时序逻辑电路的结构框图 可见,为了实现时序逻辑电路的逻辑功能,电路中必须包含存储电路,而且存储电路的输出还必须反馈到输入端,与外部输入信号一起决定电路的输出状态。存储电路通常由触发器组成。 2、时序逻辑电路逻辑功能的描述方法 用于描述触发器逻辑功能的各种方法,一般也适用于描述时序逻辑电路的逻辑功能,主要有以下几种。 (1)逻辑表达式 图8.3中的几种信号之间的逻辑关系可用下列逻辑表达式来描述: Y =F (X ,Q n ) Z =G (X ,Q n ) Q n +1=H (Z ,Q n ) 它们依次为输出方程、状态方程和存储电路的驱动方程。由逻辑表达式可见电路的输出Y 不仅与当时的输入X 有关,而且与存储电路的状态Q n 有关。 (2)状态转换真值表 状态转换真值表反映了时序逻辑电路的输出Y 、次态Q n +1与其输入X 、现态Q n 的对应关系,又称状态转换表。状态转换表可由逻辑表达式获得。 (3)状态转换图

状态转换图又称状态图,是状态转换表的图形表示,它反映了时序逻辑电路状态的转换与输入、输出取值的规律。 (4)波形图 波形图又称为时序图,是电路在时钟脉冲序列CP的作用下,电路的状态、输出随时间变化的波形。应用波形图,便于通过实验的方法检查时序逻辑电路的逻辑功能。 二、时序逻辑电路的分析方法 1.时序逻辑电路的分类 时序逻辑电路按存储电路中的触发器是否同时动作分为同步时序逻辑电路和异步时序逻辑电路两种。在同步时序逻辑电路中,所有的触发器都由同一个时钟脉冲CP控制,状态变化同时进行。而在异步时序逻辑电路中,各触发器没有统一的时钟脉冲信号,状态变化不是同时发生的,而是有先有后。 2.时序逻辑电路的分析步骤 分析时序逻辑电路就是找出给定时序逻辑电路的逻辑功能和工作特点。分析同步时序逻辑电路时可不考虑时钟,分析步骤如下: (1)根据给定电路写出其时钟方程、驱动方程、输出方程; (2)将各驱动方程代入相应触发器的特性方程,得出与电路相一致的状态方程。 (3)进行状态计算。把电路的输入和现态各种可能取值组合代入状态方程和输出方程进行计算,得到相应的次态和输出。 (4)列状态转换表。画状态图或时序图。 (5)用文字描述电路的逻辑功能。 3.案例分析 分析图8.39所示时序逻辑电路的逻辑功能。 图8.39 逻辑电路 解:该时序电路的存储电路由一个主从JK触发器和一个T触发器构成,受统一的时钟CP控制,为同步时序逻辑电路。T触发器T端悬空相当于置1。 (1)列逻辑表达式。 输出方程及触发器的驱动方程分别为

Moore型同步时序逻辑电路的设计与分析

实验九Moore型同步时序逻辑电路的分析与设计 22920132203686 薛清文周2下午实验 一.实验目的: 1.同步时序逻辑电路的分析与设计方法 2.D,JK触发器的特性机器检测方法。 2.掌握时序逻辑电路的测试方法。 3.了解时序电路自启动设计方法。 4.了解同步时序电路状态编码对电路优化作用。 二.实验原理: 二、 1.Moore同步时序逻辑电路的分析方法: 时序逻辑电路的分析,按照电路图(逻辑图),选择芯片,根据芯片管脚,在逻辑图上标明管脚号;搭接电路后,根据电路要求输入时钟信号(单脉冲信号或连续脉冲信号),求出电路的状态转换图或时序图(工作波形),从中分析出电路的功能。 2.Moore同步时序逻辑电路的设计方法: (1)分析题意,求出状态转换图。 (2)状态分析化简:确定等价状态,电路中的等价状态可合并为一个状态。(3)重新确定电路状态数N,求出触发器数n,触发器数按下列公式求:2n-1

静态时序分析报告中门延时计算

1引言 在集成电路设计过程中,模拟方法是应用最多的验证时序正确与否的手段,然而,模拟方法在微系统芯片(SoC)时代正面临严竣的挑战。传统的逻辑模拟方法虽然比较快,但需要输入向量作为激励,给使用带来很多不便;更为严重的是其精度不够高,不能处理SoC时代越来越严重的互连线的耦合电容、电感效应。电路模拟方法虽然能非常精确地计算SoC时代的各种效应,但其速度太慢,容量也太小。静态时序分析技术通过提取整个电路的所有时序路径,计算信号沿(上升沿或下降沿)在传播过程的延时,然后检查在最坏情况下电路中是否存在建立时间和保持时间不满足要求的器件,从而确认被验证的电路是否存在时序问题。它们又分别通过对最大路径延迟和最小路径延迟的分析得到。静态时序分析不需要输入向量、运行速度快、占用内存少,因而成为SoC时代最主要的时序验证手段。延时计算和最长/最短路径分析是静态时序分析的关键。由于互连线结构 [1]对门延时的影响非常大,必须在门延时模型中充分考虑这一因素才能确保静态分析结果的正确性。 广告插播信息 维库最新热卖芯片: XC9536-15PC44C SN74F244DWR IS62C1024L-70Q SS34HT162288E6050-RJJ AQY210E H KM68V257CJ-15MUR3020PT TL082CDR 本文提出新的Π模型方法,结合了门的等效电容[3]来计算门的延时,我们的方法结合门的互连线负载的拓扑结构和门负载三阶矩求解的方法,采用[4]中提出的等效电容的求解公式,求出门延时计算模型,相比上述两种方法,在静态时序分析中更为合理。 2新的门延时模型 2.1 新的门延时模型 在[4]中,作者提出了利用Π型的RC模型来近似门的互连线输出负载,同时考虑了负载的屏蔽效应。用该模型等价地计算出门输出驱动点导纳函数前三阶系数。 图1中Y(s)表示准确的RC树的驱动点导纳函数,在s=0的Taylor展开式表示如下: 将门的输出的RC树的互连线负载等效负载为Π模型,如图2。

FPGA静态时序分析模型——寄存器到寄存器

FPGA静态时序分析模型——寄存器到寄存器 1. 适用范围 本文档理论适用于Actel FPGA并且采用Libero软件进行静态时序分析(寄存器到寄存器)。 2. 应用背景 静态时序分析简称STA,它是一种穷尽的分析方法,它按照同步电路设计的要求,根据电路网表的拓扑结构,计算并检查电路中每一个DFF(触发器)的建立和保持时间以及其他基于路径的时延要求是否满足。STA作为FPGA设计的主要验证手段之一,不需要设计者编写测试向量,由软件自动完成分析,验证时间大大缩短,测试覆盖率可达100%。 静态时序分析的前提就是设计者先提出要求,然后时序分析工具才会根据特定的时序模型进行分析,给出正确是时序报告。 进行静态时序分析,主要目的就是为了提高系统工作主频以及增加系统的稳定性。对很多数字电路设计来说,提高工作频率非常重要,因为高工作频率意味着高处理能力。通过附加约束可以控制逻辑的综合、映射、布局和布线,以减小逻辑和布线延时,从而提高工作频率。 3. 理论分析 3.1 静态时序分析的理论基础知识 在进行正确的时序分析前,我们必须具备基本的静态时序的基本知识点,不然看着编译器给出的时序分析报告犹如天书。如图3.1所示,为libero软件给出的寄存器到寄存器模型的时序分析报告的截取,接下来我们会弄清楚每个栏目的数据变量的含义,以及计算方法。 图3.1 libero静态时序分析报告 3.1.1 固定参数launch edge、latch edge、Tsu、Th、Tco概念

1. launch edge 时序分析起点(launch edge):第一级寄存器数据变化的时钟边沿,也是静态时序分析的起点。 2. latch edge 时序分析终点(latch edge):数据锁存的时钟边沿,也是静态时序分析的终点。 3. Clock Setup Time (Tsu) 建立时间(Tsu):是指在时钟沿到来之前数据从不稳定到稳定所需的时间,如果建立的时间不满足要求那么数据将不能在这个时钟上升沿被稳定的打入触发器。如图3.2所示: 图3.2 建立时间图解 4. Clock Hold Time (Th) 保持时间(Th):是指数据稳定后保持的时间,如果保持时间不满足要求那么数据同样也不能被稳定的打入触发器。保持时间示意图如图3.3所示: 图3.3 保持时间图解 5. Clock-to-Output Delay(tco) 数据输出延时(Tco):这个时间指的是当时钟有效沿变化后,数据从输入端到输出端的最小时间

时序数据上的数据挖掘

V ol.15, No.1 ?2004 Journal of Software 软 件 学 报 1000-9825/2004/15(01)0000 时序数据上的数据挖掘 ? 黄书剑1+ 1(南京大学 计算机科学与技术系 江苏 南京 210093) Data Mining on Time-series Data HUANG Shu-Jian 1+ 1(Department of Computer Science and technology, Nanjing University, Nanjing 210093, China) + Corresponding author: Phn +86-**-****-****, Fax +86-**-****-****, E-mail: ****, http://**** Abstract : Data mining has been developing rapidly in the recent years. Since time related data occurs frequently in various areas, there has been “an explosion” of interest in mining time-series data, which is a popular branch of data mining. In this paper we present an overview of the major research areas and tasks in mining time-series data, such as preprocessing, representation, segmentation, similarity, classification, clustering, anomaly detection, rule discovery, etc. Some solutions of several tasks are also included in this paper. Key words : data mining; time-series 摘 要: 近年来数据挖掘得到了蓬勃的发展。由于越来越多的数据都与时间有着密切的关系,时序数据的挖掘作为数据挖掘的一个分支,正在受到越来越高的重视。本文概述了时序数据上的数据挖掘这个领域内的主要研究方向和课题,包括数据预处理、数据表示、分割、相似度度量、分类、聚类、异常检测、规则识别等。并对部分课题的主要解决方案进行了一些介绍。 关键词: 数据挖掘;时序数据挖掘 中图法分类号: **** 文献标识码: A 1 引言 近几十年来,计算机运算存储能力不断提高,数据产生和采集的速度也越来越快,因而数据量越来越大;而与此同时,人们面对巨量数据,能够直接获得的信息量却越来越有限。单纯的人力已经很难胜任对这样巨量的数据进行分析并提取出相关信息的任务。为了解决这种数据与信息之间的矛盾,数据挖掘应运而生。所谓数据挖掘,即从巨量数据中获取有效的、新颖的、潜在有用的、最终可理解的模式的非平凡过程[1]。数据挖掘的目的就在于找出巨量数据中的潜在规律,以对未来的分析和决策提供支持,其在分析处理中的优势以 ? Supported by the **** Foundation of China under Grant No.****, **** (基金中文完整名称); the **** Foundation of China under Grant No.****, **** (基金中文完整名称) 作者简介: 黄书剑(1984),男,江苏盐城人,硕士生,主要研究领域为自然语言处理.

《现代SOC设计技术》学习小结

《现代SOC设计技术》学习小结 目录 一、SOC的概念 二、前端设计和后端实现 三、可测性设计 四、软硬件协同技术 五、验证技术 六、低功耗技术 七、IP复用技术 一、SOC概念 SOC(System on Chip)中文翻译为片上系统、系统级芯片等,由超大规模集成电路发展而来。从狭义上理解,SOC即把系统关键部件集成的到一张芯片上;而从广义上理解,SOC本身就是一个小型系统。 SOC的发展由市场和技术共同推动。20世纪90年代,计算机、通信、电子产品以及军事等领域需要大量高集成度的集成电路,于是集成电路向集成系统转变。这种转变的表现,一方面,IC品种增加、规模扩大、性能提高、上市时间缩短,并且IC标准化形成;另一方面,微电子技术不断发展,计算机性能提高,EDA综合开发工具性能提高,硬件描述语言公布。相比于IC,SOC具有的优势有:功耗低、体积小、速度快、功能丰富、节省成本。 IP核是SOC设计的基本单元。IP核是已经设计好经过验证的具

有特定功能的电路模块。在设计SOC时可以直接使用IP核。IP核分为软核、硬核和固核。软核指RTL级描述的核,一般是HDL代码,也就是源代码。它不依赖工艺,灵活性好,价格很贵。硬核指电路版图形式的核,不能被修改。它需要预先布局,可靠性高,价格低。固核介于软核和硬核之间,属于门级网表形式,固核需要使用者布局布线,有一定的灵活性。 SOC设计是基于核的设计,也就是将系统按功能分为若干块,组合不同的IP核,集成为特定功能的芯片的过程。但是这不意味着,简单的组合IP核就够了,还需要IP核的测试复用和结构上的精心设计。通常利用IP模块可以简化系统设计,但是对开发者理解IP模块有了更高的要求,时序一致性的问题也会凸显。这个问题推动了IP 模块的标准化。代表性的SOC标准化组织是美国的VSIA。 SOC的技术的特征有:复杂的系统功能、软硬件结合、含有一个或多个芯核(微处理器MPU、微控制器MCU、数字信号处理器DSP等)、采用深亚微米或超深亚微米工艺实现。 随着计算机、通信、手持设备等对IC的需求不断增加。IC的发展由元件到单元,再到RTL,现在为IP核。集成电路会继续朝着SOC 发展。 我国的SOC产业从20世纪90年代开始逐步发展。现在基本分为三大产业:设计、制造和封装。封装测试业占的比重约70%。在我国SOC发展的重点有高端通用芯片、网络通信、数字家电、信息安全、工业控制、生物医疗、IP核。

Actel FPGA静态时序分析

1. 适用范围 本文档理论适用于Actel FPGA并且采用Libero软件进行静态时序分析(寄存器到寄存器)。 2. 应用背景 静态时序分析简称STA,它是一种穷尽的分析方法,它按照同步电路设计的要求,根据电路网表的拓扑结构,计算并检查电路中每一个DFF(触发器)的建立和保持时间以及其他基于路径的时延要求是否满足。STA作为FPGA设计的主要验证手段之一,不需要设计者编写测试向量,由软件自动完成分析,验证时间大大缩短,测试覆盖率可达100%。 静态时序分析的前提就是设计者先提出要求,然后时序分析工具才会根据特定的时序模型进行分析,给出正确是时序报告。 进行静态时序分析,主要目的就是为了提高系统工作主频以及增加系统的稳定性。对很多数字电路设计来说,提高工作频率非常重要,因为高工作频率意味着高处理能力。通过附加约束可以控制逻辑的综合、映射、布局和布线,以减小逻辑和布线延时,从而提高工作频率。 3. 理论分析 3.1 静态时序分析的理论基础知识 在进行正确的时序分析前,我们必须具备基本的静态时序的基本知识点,不然看着编译器给出的时序分析报告犹如天书。如图3.1所示,为libero软件给出的寄存器到寄存器模型的时序分析报告的截取,接下来我们会弄清楚每个栏目的数据变量的含义,以及计算方法。 图3.1 libero静态时序分析报告 3.1.1 固定参数launch edge、latch edge、Tsu、Th、Tco概念 1. launch edge 时序分析起点(launch edge):第一级寄存器数据变化的时钟边沿,也是静态时序分析的起点。

2. latch edge 时序分析终点(latch edge):数据锁存的时钟边沿,也是静态时序分析的终点。 3. Clock Setup Time (Tsu) 建立时间(Tsu):是指在时钟沿到来之前数据从不稳定到稳定所需的时间,如果建立的时间不满足要求那么数据将不能在这个时钟上升沿被稳定的打入触发器。如图3.2所示: 图3.2 建立时间图解 4. Clock Hold Time (Th) 保持时间(Th):是指数据稳定后保持的时间,如果保持时间不满足要求那么数据同样也不能被稳定的打入触发器。保持时间示意图如图3.3所示: 图3.3 保持时间图解 5. Clock-to-Output Delay(tco) 数据输出延时(Tco):这个时间指的是当时钟有效沿变化后,数据从输入端到输出端的最小时间间隔。 3.1.2 Clock skew 时钟偏斜(clock skew):是指一个时钟源到达两个不同寄存器时钟端的时间偏移,如图3.4所示:

【文献综述】时间序列预测――在股市预测中的应用

文献综述 信息与计算科学 时间序列预测――在股市预测中的应用 时间序列是一种重要的高维数据类型, 它是由客观对象的某个物理量在不同时间点的采样值按照时间先后次序排列而组成的序列, 在经济管理以及工程领域具有广泛应用. 例如证券市场中股票的交易价格与交易量、外汇市场上的汇率、期货和黄金的交易价格以及各种类型的指数等, 这些数据都形成一个持续不断的时间序列. 利用时间序列数据挖掘, 可以 ]1[ 获得数据中蕴含的与时间相关的有用信息, 实现知识的提取. 时间序列分析方法最早起源于1927年, 数学家耶尔(Yule)提出建立自回归(AR)模型来预测市场变化的规律, 接着, 在1931年, 另一位数学家瓦尔格(Walker)在A R模型的启发下, 建立了滑动平均(MA)模型和自回归、滑动平均(ARMA)混合模型, 初步奠定了时间序列分析方法的基础, 当时主要应用在经济分析和市场预测领域. 20世纪60年代,时间序列分析理论和方法迈入了一个新的阶段, 伯格(Burg)在分析地震信号时最早提出最大熵谱(MES)估计理论, 后来有人证明AR模型的功率谱估计与最大熵谱估计是等效的, 并称之为现代谱估计. 它克服了用传统的傅里叶功率谱分析(又称经典谱分析)所带来的分辨率不高和频率漏泄严重等固有的缺点, 从而使时间序列分析方法不仅在时间域内得到应用, 而且扩展到频率域内, 得到更加广泛的应用, 特别是在各种工程领域内应用功率谱的概念更加方便和普遍. 到20世纪70年代以后, 随着信号处理技术的发展, 时间序列分析方法不仅在理论上更趋完善, 尤其是在参数估计算法、定阶方法及建模过程等方面都得到了许多改进, 进一步地迈向实用化, 各种时间序列分析软件也不断涌现, 逐渐成为分析随机数据序列不可缺少的有效工具 ]2[ 之一. 随着时间序列分析方法的日趋成熟, 其应用领域越来越广泛, 主要集中在预报预测领域, 例如气象预报、市场预测、地震预报、人口预测、汛情预报、产量预测, 等等. 另一个应用领域是精密测控, 例如精密仪器测量、精密机械制造、航空航天轨道跟踪和监控,以及遥控遥测、精细化工控制等. 再一个应用领域是安全检测和质量控制. 在工程施工和维修中经常会出现异常险情, 采用仪表监测和时间序列分析方法可以随时发现问题, 及早排除故障, 以保证生产安全和质量要求. 以上仅仅列举了某些应用领域,实际上还有许多应用, 不胜 ]4,3[ 枚举. 股票市场在中国社会经济生活中起着越来越重要的作用. 截至2006年底, 沪深两市总市值为89403.89亿元, 市值规模上升至全球第10位, 亚洲第3位. 由于中国股票市场在国民经济中的地位和作用不断提高, 无论是从政府宏观决策层面还是从具体投资者微观层面

MIPS程序设计报告

组成原理实验报告 姓名学号 陈宝可 07055004 刘睿 07055013 林建财 07055040 指导老师:姜欣宁 2010年4月22日

一、总体设计思想 1.1 CPU简介 CPU是计算机的核心,其重要性好比大脑对于人一样,它负责处理、运算计算机内部的所有数据。CPU的种类决定了操作系统和相应的软件。CPU主要由运算器、控制器、寄存器组和内部总线等构成,是PC的核心,再配上储存器、输入/输出接口和系统总线组成为完整的PC(个人电脑)。 单周期CPU 的特点是每条指令的执行只需要一个时钟周期,一条指令执行完再执行下一条指 令。再这一个周期中,完成更新地址,取指,解码,执行,内存操作以及寄存器操作。由于每个时钟上 升沿时更新地址,因此要在上升沿到来之前完成所有运算,而这所有的运算除可以利用一个下降沿外, 只能通过组合逻辑解决。这给寄存器和存储器RAM的制作带来了些许难度。且因为每个时钟周期的时 间长短必须统一,因此在确定时钟周期的时间长度时,要依照最长延迟的指令时间来定,这也限制了它 的执行效率。 下图是cpu设计的思路: 1.2系统主要框架 第一台电子计算机与1946年2月14日诞生至今,计算机的发展迅速,经历了电子管,晶体管管,集成电路,大规模集成电路,超大规模集成电路的时代,现在集成电路的设计已经接近极限,不过在发

展历程中,计算机的核心框架并没有太多的改变,仍然是由五大部件组成:存储器、运算器、控制器、I/O设备。设计过程中主要以CPU(运算器+控制器)为中心。 如图是计算机组成原理图: CPU 的功能: 设计的cpu主要是由ALU(运算器)和CU(控制器)两个核心部件构成,另外设计一些辅助器件。ALU处理整个计算机的计算,设计的ALU只能进行简单的算术运算,并不能够实现很强大的计算功能,CU是整个计算机的控制部分,它能够接收外界的响应,并控制计算机的其他部件完成特定的功能,CU 和ALU共同组成cpu的核心部件,处理整个计算机的事件。 CPU开发的进程: 设计初始时,成员讨论cpu所能实现的功能,cpu的组成部分,所需要的开发工具、语言、平台、参考资料等,明确了设计思想后,小组进行明确的分工,现在设计过程已经从最初的讨论进入初步的实践,小组成员正按照各自的分工进行cpu的设计开发。 设计成员的分工: 本小组由三名成员,林建财主要完成设计思路提出和最终的整合,陈宝可主要完成各个模块的设计,刘睿主要完成报告的编写以及提出相关的意见,设计过程中成员需要相互配合,相互支持分工没有明显的界限,成员可以扬长避短,各展所长。 CPU设计的工具: 现在存在很多的cpu开发语言,如VHDL硬件描述语言,V erilog HDL描述语言等等,它们都是非常优秀的开发工具,鉴于知识的局限性,这里只列出我们所学的工具。 Quartus® II design 是最高级和复杂的,用于system-on-a-programmable-chip (SOPC)的设计环境。QuartusII design 提供完善的timing closure 和LogicLock? 基于块的设计流程。QuartusII design是唯一一个包括以timing closure 和基于块的设计流为基本特征的programmable logic device

企业管理流程优化方案全解析——最经典管理流程案例分析

企业管理流程优化方案全解析——最经典 管理流程案例分析 引言: 近年来,随着能源价格的上涨,能源开发产业呈井喷的态势,越来越多的企业投资矿山开采,矿山机械市场的需求旺盛,不少公司步入了发展快车道,企业资产和人员规模迅速扩大。然而市场需求的扩大还带来了大量的竞争者,市场竞争愈发激烈。但是企业在人工规模迅速扩大的情况下并没有优化管理流程,导致员工工作效率下降,企业效益也顺着下降,那么,企业如何优化自身管理流程,在优化管理流程的过程中又会出现什么问题,这些问题又该如何解决,这些都是企业管理人员需要注意的。人力资源专家——华恒智信在管理流程方面有着多年的关注与研究,本文是关于某企业对于优化管理流程的案例分析。 【客户行业】矿山机械销售企业 【客户背景】 A公司是一家专业矿山机械销售企业,近年来,随着能源价格的上涨,能源开发产业呈井喷的态势,越来越多的企业投资矿山开采,矿山机械市场的需求旺盛,A公司步入了发展快车道,企业资产和人员规模迅速扩大。企业职工增加到4000多人,且70%以上的人员是销售人员。经过10年的快速发展,该公司已一跃成为西北地区最大的矿山机械销售企业。 【现状问题】 A公司扩大销售人员规模,其主要意图是通过加强部署市场力量,以在矿山机械市场上占有更大的市场份额。而企业面临的现实情况是,一方面,看到中国矿山机械市场的巨大需求,外资企业纷纷染指,意欲分得矿山机械市场的一杯羹。外资企业凭借着系统的企业文化和远远优于国内企业的管理水平优势,在国内矿山机械市场上获得了迅猛发展,并占有了一定的市场份额,其竞争力不容小觑;另一方面,国内的矿山机械制造企业也不甘心将大部分利润让给A公司这种销售企业,他们凭借着专业生产制造等技术

逻辑设计心得

序 很早之前就想对这几个月工作经历写的东西,一是作为自己的总结,二是自己也很 想将自己这段时间的一些经历和大家分享一下,希望对初学者而言能使得他们能少走一 些弯路。只是公司里的事情很多,最近经常加班,所以一直拖到现在。 能来到这家公司应该是一种缘份--缘起NIOS。当初三月份altera来我们学校建立SO PC实验室的时候自己还不知道NIOS是什么东西,只是想在altera的FAE讲完NIOS后多问他几个时序约束的问题,然后拷一份PPT回去。但是想不到因为那一份NIOS的培训资料,我 认识了edacn上的cawan,他给我讲了很多NIOS的东西,之后是丁哥在SOC版帖了位NIOS大赛的通知,然后我和队友就去报了名,并去川大参加了NIOS的培训,认识了峻龙的FAE- ---也是我现在的boss。在这里要谢谢cawan、丁哥、和我一起参加NIOS竞赛的队友刘科 以及我的BOSS,是他们让我有了这一段的经历。 在公司里的几个月,做的项目其实不多,但是收获还是有一些,我觉得收获最大的是 设计理念的改变,这也是我这段时间最想总结的,我会在后面逐渐阐述。 时序是设计出来的 我的boss有在华为及峻龙工作的背景,自然就给我们讲了一些华为及altera做逻辑 的一些东西,而我们的项目规范,也基本上是按华为的那一套去做。在工作这几个月中 ,给我感触最深的是华为的那句话:时序是设计出来的,不是仿出来的,更不是湊出来 的。 在我们公司,每一个项目都有很严格的评审,只有评审通过了,才能做下一步的工 作。以做逻辑为例,并不是一上来就开始写代码,而是要先写总体设计方案和逻辑详细 设计方案,要等这些方案评审通过,认为可行了,才能进行编码,一般来说这部分工作 所占的时间要远大于编码的时间。 总体方案主要是涉及模块划分,一级模块和二级模块的接口信号和时序(我们要求 把接口信号的时序波形描述出来)以及将来如何测试设计。在这一级方案中,要保证在 今后的设计中时序要收敛到一级模块(最后是在二级模块中)。什么意思呢?我们在做 详细设计的时候,对于一些信号的时序肯定会做一些调整的,但是这种时序的调整最多 只能波及到本一级模块,而不能影响到整个设计。记得以前在学校做设计的时候,由于 不懂得设计时序,经常因为有一处信号的时序不满足,结果不得不将其它模块信号的时 序也改一下,搞得人很郁闷。 在逻辑详细设计方案这一级的时候,我们已经将各级模块的接口时序都设计出来了 ,各级模块内部是怎么实现的也基本上确定下来了。 由于做到这一点,在编码的时候自然就很快了,最重要的是这样做后可以让设计会 一直处于可控的状态,不会因为某一处的错误引起整个设计从头进行。 做逻辑的难点在于系统结构设计和仿真验证 刚去公司的时候BOSS就和我讲,做逻辑的难点不在于RTL级代码的设计,而在于系统 结构设计和仿真验证方面。目前国内对可综合的设计强调的比较多,而对系统结构设计

静态时序分析中路径延时的计算

静态时序分析中路径延时的计算 静态时序分析工具一般将电路网表看成一个拓扑图,图中的节点(node)代表电路中的引脚(pin)。节点之间的边(edge)表示时序弧(timing arc),有两种: # 连线延时(net delay)---驱动引脚(drive pin)和扇出(fanout)之间的连接 # 单元延时(cell delay)---输入引脚(input pin)和输出引脚(output pin)之间的连接 延时计算就是计算每条时序弧的值,可能是单元延时也可能是连线延时。通过累计这些延时可以计算时序路径(timing delay)的上升延时(rise delay)或下降延时(fall delay)。 正函数时序弧(positive unate timing arc): 将上升延时和上升延时相加,下降延时和下降延时相加。例如一个AND门单元延时和连线延时。 负函数时序弧(negative unate timing arc): 将新得到的上升延时和原来的下降延时相加,而新得到的下降延时和原来的上升延时相加。例如NAND门。 非函数时序弧(non-unate timing arc): 将原来的延时和新得到的最差情况延时(worst-case delay)相加。非函数时序弧出现在不能从输入量的变化预测输出端逻辑值变化的地方,例如XOR门。 下图展示了一个电路逻辑网络是如何转化成一张时序图的: 非线性延时模型(nonlinear delay model): 非线性模型是供应商以查表(lookup table)形式在工艺库中提供的延时信息,它和时序分析计算有着紧密的联系。 总的延时包含了单元延时和连线延时:

同步时序逻辑电路的分析方法

时序逻辑电路的分析方法 时序逻辑电路的分析:根据给定的电路,写出它的方程、列出状态转换真值表、画出状态转换图和时序图,而后得出它的功能。 同步时序逻辑电路的分析方法 同步时序逻辑电路的主要特点:在同步时序逻辑电路中,由于所有触发器都由同一个时钟脉冲信号CP来触发,它只控制触发器的翻转时刻,而对触发器翻转到何种状态并无影响,所以,在分析同步时序逻辑电路时,可以不考虑时钟条件。 1、基本分析步骤 1)写方程式: 输出方程:时序逻辑电路的输出逻辑表达式,它通常为现态和输入信号的函数。 驱动方程:各触发器输入端的逻辑表达式。 状态方程:将驱动方程代入相应触发器的特性方程中,便得到该触发器的状态方程。 2)列状态转换真值表: 将电路现态的各种取值代入状态方程和输出方程中进行计算,求出相应的次态和输出,从而列出状态转换真值表。如现态的起始值已给定时,则从给定值开始计算。如没有给定时,则可设定一个现态起始值依次进行计算。 3)逻辑功能的说明: 根据状态转换真值表来说明电路的逻辑功能。 4)画状态转换图和时序图: 状态转换图:是指电路由现态转换到次态的示意图。 时序图:是在时钟脉冲CP作用下,各触发器状态变化的波形图。 5)检验电路能否自启动 关于电路的自启动问题和检验方法,在下例中得到说明。

2、分析举例 例、试分析下图所示电路的逻辑功能,并画出状态转换图和时序图。 解:由上图所示电路可看出,时钟脉冲CP加在每个触发器的时钟脉冲输入端上。因此,它是一个同步时序逻辑电路,时钟方程可以不写。 ①写方程式: 输出方程: 驱动方程: 状态方程: ②列状态转换真值表: 状态转换真值表的作法是: 从第一个现态“000”开始,代入状态方程,得次态为“001”,代入输出方程,得输出为“0”。

静态时序分析(Static Timing Analysis)基础及应用

静态时序分析(Static Timing Analysis)基础及应用 ◎陈麒旭 前言 在制程进入深次微米世代之后,芯片(IC)设计的高复杂度及系统单芯片(SOC)设计方式兴起。此一趋势使得如何确保IC质量成为今日所有设计从业人员不得不面临之重大课题。静态时序分析(Static Timing Analysis简称STA)经由完整的分析方式判断IC是否能够在使用者的时序环境下正常工作,对确保IC质量之课题,提供一个不错的解决方案。然而,对于许多IC设计者而言,STA是个既熟悉却又陌生的名词。本文将力求以简单叙述及图例说明的方式,对STA的基础概念及其在IC设计流程中的应用做详尽的介绍。 什么是STA? STA的简单定义如下:套用特定的时序模型(Timing Model),针对特定电路分析其是否违反设计者给定的时序限制(Timing Constraint)。以分析的方式区分,可分为Path-Based及Block-Based两种。 先来看看Path-Based这种分析方式。如图一所示,信号从A点及B点输入,经由4个逻辑闸组成的电路到达输出Y点。套用的Timing Model标示在各逻辑闸上,对于所有输入端到输出端都可以找到相对应的延迟时间。而使用者给定的Timing Constraint为: 1.信号A到达电路输入端的时间点为2(AT=2,AT为Arrival Time)。 2.信号B到达电路输入端的时间点为5(AT=5)。 3.信号必须在时间点10之前到达输出端Y(RT=10,RT为Required Time)。

现在我们针对P1及P2两条路径(Path)来做分析。P1的起始点为A,信号到达时间点为2。经过第1个逻辑闸之后,由于此闸有2单位的延迟时间,所以信号到达此闸输出的时间点为4(2+2)。依此类推,信号经由P1到达输出Y的时间点为7(2+2+3)。在和上述第三项Timing Constraint比对之后,我们可以得知对P1这个路径而言,时序(Timing)是满足使用者要求的。 按照同样的方式可以得到信号经由路径B到达输出Y的时间点为11(5+1+3+2),照样和上述第三项Timing Constraint比对,我们可以得知对P2这个路径而言,Timing 是不满足使用者要求的。 对图一的设计而言,总共有6个信号路径。对于采用Path-Based分析方式的STA 软件来说,它会对这6个信号路径作逐一的分析,然后记录下结果。IC设计者藉由检视其分析报告的方式来判断所设计的电路是否符合给定的Timing Constraint。由于最常用来做静态时序分析验证核可(STA Signoff)的EDA软件PrimeTime?采用Path-Based的分析方式,所以本文将以Path-Based的分析方式介绍为主。 再来看看Block-Based的分析方式。此时时序信息(Timing Information)的储存不再是以路径为单位,而是以电路节点(Node)为单位。由Timing Constraint我们仅能得知A节点的AT为2,B节点的AT为5以及Y节点的RT为10。Block-Based的分析方式会找出每个节点的AT和RT,然后比对这两个数值。当RT的值大于AT时表示信号比Timing Constrain中要求的时间还早到达,如此则Timing是满足的,反之则不满足。 STA资料准备 在做STA之前,我们必须对其准备工作有充分的了解。STA所需的资料如图三所示,以下我们分项说明。其中Design Data部分,由于Block Model和STA软件相关性太高,我们不在此加以说明,请直接参阅您STA软件的使用手册。

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