（數字IC）低功耗設計入門（二）——功耗的分析

時間 2020-05-09

標籤數字功耗設計入門分析简体版

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　　前面學習了進行低功耗的目的個功耗的構成，今天就來分享一下功耗的分析。因爲是面向數字IC前端設計的學習，因此這裏的功耗分析是基於DC中的power compiler工具；更精確的功耗分析能夠採用PT，關於PT的功耗分析能夠查閱其餘資料，這裏不涉及使用PT的進行功耗分析。前端

　　(1)功耗分析與流程概述後端

　　上一個小節中講解了功耗的構成，而且結合工藝庫進行簡要地介紹了功耗的計算。可是實際上，咱們根本不可能人工地計算實際的大規模集成電路的功耗，咱們每每藉助EDA工具幫咱們分析電路的功耗。這裏咱們就介紹一下EDA工具分析功耗的(廣泛)流程，而後下一小節咱們將介紹低功耗電路的設計和優化。函數

①功耗分析流程的輸入輸出工具

功耗分析的流程(從輸入輸出關係看)以下所示:post

上面的圖中，須要四種東西:學習

　　·tech library:這個就是包含功耗信息的工藝庫了，比較精確的庫裏面還應該包含狀態路徑(SDPD)信息，代工廠提供。測試

　　·netlist:設計的門級網表電路，能夠經過DC綜合獲得。優化

　　·parasitic:設計中連線等寄生參數，好比寄生電容、寄生電阻，這個通常是後端RC寄生參數工具提供，簡單的功耗分析能夠不須要這個文件。spa

　　·switch activity:包含設計中每一個節點的開關行爲狀況，好比說節點的翻轉率或者能夠計算出節點翻轉率的文件。這個開關行爲輸入文件是很重要的。這個開關行爲能夠有不一樣的形式提供，所以就有後面不一樣的分析功耗的方法。命令行

（注意，無論使用什麼方法進行功耗分析，功耗分析的時候，輸入設計文件的都是門級網表文件）

②開關行爲的一些概念

說到開關行爲，咱們前面的翻轉率也是一種開關行爲。此外咱們還有其餘關於開關行爲描述的概念，這裏咱們經過舉例說明，以下圖所示:

　　·翻轉(次)數:邏輯變化的次數，上圖中信號的翻轉數爲3.

　　·翻轉率:前面也有相關介紹，這裏重提一下，翻轉率是單位時間內信號(包括時鐘、數據等等信號)的翻轉次數。上圖中翻轉率爲3/6 = 0.5(6個時間間隔內，翻轉了3次)

　　·T1,T0:(節點)信號的邏輯值爲1和0的持續時間，上圖中T1爲4，T0爲2。

　　·靜態機率(static probability ，SP):(節點)信號邏輯值爲1的機率，上圖中的SP爲4/6=2/3。

③開關行爲(文件)狀況表示

前面咱們說到了功耗的分析須要開關行爲的狀況，通常就是指每一個節點的翻轉率狀況，咱們有下面方式設置翻轉率:

·直接命令進行:例如命令:

　　set_switching_activity -static 0.2 -toggle_rate 20 -period 1000 [all_inputs]

這時，翻轉率設置的節點是輸入，響應的翻轉率爲:Tr = 20/1000 = 0.02GHz

·SAIF文件:即switching activity interchange format，開關行爲內部交換格式文件，用於仿真器和功耗分析之間交換信息的ASCII文件(美國標準信息交換碼文件)。

·VCD文件，即value change dump 文件，它也是一個ASCII文件，文件中包括了一個設計中所選擇變量值的變化信息，這些信息經過在仿真testbench中使用「VCD系統函數」獲得。

在Synopsys的低功耗設計流程裏面，可使用power compiler（包含在design compiler中）進行功耗分析。咱們能夠經過命令來定義節點的翻轉率的方法來分析功耗----稱爲無向量(vector-free)分析法;因爲SAIF文件和VCD文件能夠經過對電路仿真獲得，它們是仿真接口格式文件，所以也能夠經過VCS仿真器產生SAIF或者VCD文件的方法分析功耗。當要分析的結果比較精確時，通常使用SAIF文件或者VCD文件（VCD文件經過相關命令轉換成SAIF文件，然後使用SAIF進行功耗分析）。

　　(2)無向量分析法

　　前面咱們說到，無向量分析法就是經過命令來定義節點的翻轉率的方法來分析功耗。咱們先來逐條學習須要什麼的命令，而後在後面進行舉例說明無向量分析法的腳本。

　　在學習設置翻轉率的命令以前，咱們先來了解一下什麼是設計的傳播起點和黑盒子。咱們定義傳播的起點爲設計的輸入端和黑盒子的輸出端，黑盒子是指在工藝庫裏沒有功能描述的單元（好比ROM 、RAM或者一些IP核）。例如對於下面的設計中：

　　上面的設計有三處起點，一處是整個設計的輸入端，一處是黑盒子的輸出端，還有一處是某個單元的輸入端。最後一處的起點不包含在咱們的定義中，可是咱們也把它當作起點，由於這是被標記了翻轉率，這個咱們後面進行講解。

　　利用無向量分析法分析功耗時，咱們沒必要提供設計內部節點的翻轉率，而是經過設置起點的翻轉率就好了。咱們有兩種方法設置翻轉率，一種是經過設置翻轉變量，一種是經過標記的方法。下面咱們就來介紹如何經過這兩種方法進行設置翻轉率。

①設置翻轉變量

在power compiler中，能夠設置下面的兩個翻轉變量進行設置翻轉率：

　　power_default_toggle_rate

　　power_default_static_probability

下面就來介紹一下這兩個變量（主要介紹power_default_toggle_rate）。

　　power_default_toggle_rate:其用法咱們能夠在DC中進行man一下，這個變量設置設計中默認使用的翻轉率。定義方式是：

　　　　　　set power_default_toggle_rate 翻轉值

翻轉值默認是0.5。這個翻轉值不是翻轉率，這個變量定義的翻轉率是個相對的值：

　　·若是設計定義了時鐘，這個power_default_toggle_rate變量定義的翻轉率就以最快的時鐘爲參考，好比翻轉值爲0.5時，設計中最快的時鐘爲10ns，那麼翻轉率Tr = 0.5/10ns = 0.05GHz，也就是整個設計中默認的翻轉率是0.05GHz。

　　·若是設計中沒有時鐘，那麼就會以工藝庫中的時間單位做爲參考，例如工藝庫中的時間單位是ns，翻轉值爲0.5，那麼翻轉率Tr = 0.5/1ns = 0.5GHz。

　　power_default_static_probability：這個設置的是默認的靜態機率，也就是起點的邏輯值是1的機率。至於靜態機率，這裏就不詳細描述了。這兩個變量的默認翻轉值都是0.5，翻轉率是很大的，通常狀況下須要減少一點，好比設置爲0.01和0.02這樣的。

　　通常狀況下，默認的翻轉率是設置在起點上的，也就是提及點的翻轉率用的是power_default_toggle_rate這個變量設置的翻轉率，內部節點的翻轉率能夠經過傳播獲得，以下圖所示：

　　須要說明的是，傳播不能夠穿過沒有功能描述的黑盒子，也就是不能經過傳播的方式獲得黑盒子的輸出翻轉率，所以咱們在最前面就定義了，將黑盒子的輸出當作起點，這樣其餘節點的翻轉率能夠經過傳播獲得（包括黑盒子的輸入），黑盒子輸出的翻轉率經過默認設置的翻轉率獲得，咱們就獲得了設計中全部節點的翻轉率。

②標記翻轉率

　　上面的方式設置的是默認的翻轉率。當咱們須要爲某個節點標記某個指定的翻轉率，而不是使用默認的翻轉率時，咱們就用到了標記頻率，以下圖所示：

單元A的輸入端口標記了特定翻轉率，好比說0.04GHz。標記的翻轉率比傳播的翻轉率優先級更高，被標記翻轉率的節點將做爲一個新的起點，這就不屬於起點的定義，但仍是叫它爲起點的緣由。標記翻轉率以後，這個單元后續的節點的翻轉率將經過這個新標記的翻轉率傳播獲得。

　　設置標記翻轉率（簡稱設置翻轉率）的命令主要有兩條：

　　　　set_switching_activity 和 set_case_analysis，下面就來說解一下這兩條命令的意思。

　　set_switching_activity ：設置某個節點的翻轉率和靜態機率，在使用無向量分析法估算功耗的時候，這個命令被普遍使用，越多的節點上被標記翻轉率，估算功耗的精度就越高。命令和選項以下所示：

set_switching_activity

[-static_probability static_probability]

[-toggle_rate toggle_rate]

[-state_condition state_condition]

[-path_sources path_sources]

[-rise_ratio rise_ratio]

[-period period_value | -base_clock clock]

[-type object_type_list]

[-hierarchy]

[object_list]

[-verbose]

下面來簡單介紹一下經常使用的幾個選項，詳細的介紹能夠經過man set_switching_activity獲取。

　　-static_probability ：設置靜態機率。

　　-period period_value | -base_clock clock：設置時鐘（週期），-period和 -base_clock只能設置其中一個。

　　-toggle_rate：設置翻轉值，與-period或者 -base_clock相關聯。翻轉率Tr等於：用-base_clock選項指定的時鐘週期裏面的翻轉數目或用-period選項指定的時間段裏的翻轉數目；當沒有這個設置兩個選項時，將使用工藝庫裏面的時間單位，即翻轉率等於在每一個庫單位時間內的翻轉數目。

下面來舉例說明這個命令的用法：

例一：

　　　　create_clock CLK -period 20

　　　　set_switching_activity -base_clock CLK -toggle 0.5 -static 0.015 [all_inputs]

上述命令設置了時鐘週期爲20ns，而後命令使用的是-base_clock的選項，全部輸入端的翻轉值爲0.5，靜態機率爲0.015，因而獲得翻轉率Tr=0 .5/20=0.025 GHz

例二：

　　　　set_switching_activity -period 1000 -toggle 25 -static 0.015 [all_inputs]

上述沒有建立時鐘，可是使用了period選項，意思是1000個週期內翻轉了25次，因而咱們就能夠獲得因此輸入的翻轉率Tr=25/1000=0. 025 GHz

例三：

　　　　set_switching_activity -toggle 0.025 -static 0.015 [all_inputs]

上述命令中，-period和 -base_clock這兩個選項都沒有使用，這個時候就跟工藝庫裏面的時間單位有關了，若庫中時間單位爲ns,那麼咱們就獲得翻轉率Tr=0.025 /1 = 0.025 GHz

　　上面講解了set_switching_activity ，下面咱們就來說解一下set_case_analysis。

　　set_case_analysis 用來指定一個靜態邏輯值，也就是設置信號爲常數，不進行翻轉；設計裏面的一些信號須要這樣子設計，例如復位信號，設置以下所示：

　　　　set_case_analysis 1 [get_ports reset]

則設置了reset的值常爲1.

=================================================================================================

　　上面咱們講解了設置翻轉率的方法，下面舉例說明一下如何綜合使用這兩種翻轉率。例如對於下面的設計：

翻轉率的設置要求以下所示：

　　1.正確地定義時鐘;

　　2.使用set_case_analysis命令設置常數控制信號reset;

　　3.在傳輸起點設置翻轉率，在輸入端和黑盒子輸出端設置任何已知的翻轉率，其餘的起點將使用默認的翻轉率。

　　4.讓工具在設計中把翻轉率傳播下去

上面的沒有要求具體的翻轉率，所以咱們能夠設置咱們想要的翻轉率，根據上面的要求，咱們編寫相應的tcl腳本以下所示：

　　create_clock -p 4 [get_ports clk}

　　set_case_analysis 0 reset [get_ports reset]

　　set_power_default_toggle_rate 0.003

　　set_switching_activity -tog 0.02 a

　　set_switching_activity -tog 0.06 b

　　set_switching_activity -tog 0.11 x

上面的腳本中，設置了週期爲4(ns)的時鐘，而後利用set_case_analysis命令，設置reset端口爲常數；翻轉值爲0.003，那麼對應的翻轉率爲0.003/4ns，這個是默認的翻轉率；而後利用set_switching_activity命令指定a、b、x的翻轉值，其翻轉率爲翻轉值/4ns。

=============================================================================================

　　前面介紹了無向量分析法進行功耗分析，在介紹一下使用SAIF文件的方法進行功耗分析以前，咱們先來介紹一下綜合不變物體和綜合變化物體的概念，下圖爲一個電路的RTL設計和門級設計：

根據定義，在綜合前和綜合後，設計中的寄存器數目和寄存器的結構是不變的，輸入/輸出端口和層次邊界是不變的，設計中的黑盒子是不變的。這些不變的物體稱爲綜合不變物體(Synthesis Invariant Objects，有時候也叫綜合不變對象)。設計中大部分的組合電路生成與設計約束有很大的關係，不一樣的約束產生不一樣的組合電路。這些變化的物體稱爲綜合變化的物體(Synthesis Variant Objects)。因爲SAIF文件中涉及這兩個概念，這裏先進行介紹。

　　介紹完這兩個概念以後，下面咱們就來了解一下使用SAIF進行功耗分析。SAIF文件當作翻轉率輸入文件的方法有兩種方式，也就是說利用SAIF進行功耗分析有兩種方法——對RTL級的電路仿真後獲得的SAIF文件（稱爲RTL backward SAIF） 以及 對門級網表的電路仿真後獲得的文件（稱爲Gate backward SAIF）。下面逐個進行具體介紹。

　　(3)SAIF--RTL BACK分析法

　　RTL backward SAIF文件是經過對RTL代碼進行仿真獲得的，當設計很大的時候，門級仿真時間就會很長，這時候就可使用這種方法進行分析。使用這種方法進行分析功耗的速度比較快，可是進度不夠門級仿真SAIF文件的高。

①RTL forward SAIF文件

　　RTL forward SAIF文件是記錄RTL設計中綜合不變物體的開關行爲文件，能夠簡單地理解：RTL forward SAIF文件簡要地記錄了綜合不變物的翻轉率。RTL backward SAIF文件的產生須要RTL forward SAIF文件，所以咱們首先須要產生RTL forward SAIF文件。產生RTL forward SAIF文件的流程以下：

　　RTL forward SAIF文件是由power compiler （包含在design compiler中）產生的，根據流程，咱們知道，主要設置一些變量，而後讀入RTL設計（RTL.v設計），接着讀出SAIF文件就能夠了。相應的腳本以下所示：

　　　　set power_preserve_rtl-hier_names true

　　　　read_verilog "sub.v top. v"

　　　　rtl2saif -output fwd_ rtl.saif

一個示例RTL forward SAIF文件裏面的部份內容以下所示：

(SAIFILE

(SAIFVERSION "2 .0")

(DIRECTION "forward")

(DESIGN)

(DATE "Wed May 12 18:31:19 2004

(VENDOR "Synopsys，Inc")

(PROGRAM NAME "rtl2saif")

(VERSION「1 .0")

(DIVIDER/)

(INSTANCE top

(PORT

(address\15\ address\15\)

(address\14\ address\14\)

(address\13\ address\13\)

(address\12\ address\12\)

(address\11\ address\11\)

(address\10\ address\10\)

······

咱們能夠看到，文件裏面包含設計中一系列綜合不變的物體。在後續仿真中，仿真器只監視這些物體的開關行爲。

②RTL backward SAIF文件的產生

下面是產生RTL backward SAIF文件的流程：

從上圖中，咱們知道，產生RTL backward SAIF文件，須要在仿真器輸入testbench測試平臺文件、RTL.v設計、RTL forward SAIF文件，而後使用VCS產生RTL forward SAIF文件時，須要在testbench調用PLI監測節點的翻轉率。下面咱們就來介紹一下這幾個部分。

　　·首先是PLI。使用VCS產生SAIF文件，須要用到程序設計語言接口（programming language interface，PLI）。經過PLI監測節點的翻轉，獲得節點的翻轉率。主要須要下面的系統任務：

　　　　$set_gate_level_monitoring ( on|off|rtl_on);

　　　　$set_toggle_region (obj);

　　　　$read_ rtl_ saif(rtl_saif_file_name,tb_pathname);

　　　　$read_ lib_ saif(lib_saif_file_name);

　　　　$toggle_start;

　　　　$toggle_stop;

　　　　$toggle_reset();

　　　　$toggle_report(file_name,type,unit);

　　· RTL.v就是設計源文件了，而後RTL forward SAIF文件在前面也講過了，這裏就從略。

　　· 最後是testbench。testbench中調用RTL設計、調用一下上述的PLI系統函數、調用RTL forward SAIF文件等。一個簡單的示例testbench文件以下所示：

module testbench;

top instl (a, b, c,s);//例化頂層設計

initial begin

$read_rtl_saif ("myrtl.saif")

$set_toggle_region (u1);

$toggle_start;

#120 a=0;

#STEP in_a=temp_in_a;

······

$toggle_stop;

$toggle_report("rtl.saif",1.0e-9,"top");

end

endmodule

上面的測試平臺中，用了系統任務程序$read_rtl_saif ("myrtl. saif")，該命令讀入綜合不變物體文件——RTL forward SAIF。所以，仿真時，仿真器僅僅監視這些綜合不變物體的開關行爲。向量中$set_toggle_region (u1)命令選擇要監視的模塊。$toggle_start和$toggle_stop命令用於控制監視的起始和終止時間。$toggle_report("rtl. saif",1. 0e-9,"top")命令輸出SAIF信息到指定的文件。

　　一塊兒都準備就緒了，下面就可使用VCS運行仿真：

　　　　vcs -R rtl. v testbench. v

注意，這裏咱們進行的是RTL設計文件的仿真，仿真完成後，就能夠獲得rtl.saif 文件，這個文件就是RTL backward SAIF文件。

③功耗的分析

　　對RTL代碼仿真後，所獲得的RTL Backward SAIF文件包含了設計中綜合不變物體的開關行爲信息。進行功耗分析時，分析工具經過其內部仿真器把綜合不變物體的翻轉率傳播下去，從而獲得其餘全部節點的翻轉率，進行門級電路的功耗分析。獲得了RTL backward SAIF文件以後，咱們根據前面的功耗分析的流程(從輸入輸出關係看)，就能夠分析功耗了：

這裏的開關活動文件就是RTL backward SAIF文件了。而後在power compiler中利用RTL backward SAIF文件進行功耗分析的流程以下所示：

一個相應的示例腳本以下所示：

　　　　set target_library my. db

　　　　set link_library "* $target_library"

　　　　read_verilog mynetlist.v

　　　　current_design top

　　　　link

　　　　read_ saif -input rtl.saif -inst testbench/top

　　　　report_power

　　利用RTL backward SAIF文件分析功耗的過程就是上面這個樣子了。上面的流程和腳本適用於前版圖(pre-layout)的設計，沒有用到寄生參數文件。連線的RC參數使用工藝庫裏的線負載模型。若是是後版圖(post-layout)的設計，要儘可能使用寄生參數文件，提升功耗分析的精確度。

　　從上面咱們就知道，利用RTL backward SAIF文件分析功耗的流程就是：

power compiler 產生 RTL forward SAIF文件 ——》VCS仿真產生RTL backward SAIF文件 ——》power compiler 進行分析功耗。

　　(4)SAIF--GATE分析法

　　前面介紹了RTL backward SAIF文件分析功耗的方法和流程，下面介紹一下Gate backward SAIF文件分析功耗的方法和流程，這個與RTL backward SAIF文件的很相似。

①library forward SAIF 文件（簡稱爲庫SAIF文件）

　　庫SAIF文件是包含SDPD（電路狀態路徑）信息的SAIF文件。Gate backward SAIF文件的生成須要庫SAIF文件，該文件能夠經過power compiler生成，流程以下所示：

對應該流程的一個示例腳本以下所示：

　　　　read_db mylib.db

　　　　lib2saif -output mylib. saif -lib_pathname mylib.db

示例庫SAIF文件的部份內容以下所示：

(SAIFILE

(SAIFVERSION "2.0" "lib")

(DIRECTION "forward")

(DESIGN)

(DATE "Mon May 10 15:40:19 2004"

(VENDOR "Synopsys，Inc")

(PROGRAM NAME "lib2saif")

(DIVIDER / )

(LIBRARY "ssc_core_typ"

(MODULE "and2al"

(PORT

(COND A RISE FALL (IOPATH B)

COND B RISE FALL(IOPATH A)

COND DEFAULT)

)

······

庫SAIF文件中包含了SDPD信息。有了庫SAIF文件，仿真時，仿真器會根據庫中的SDPD信息，監視節點的開關行爲。

②Gate Backward SAIF文件的生成

下面是產生gate backward SAIF文件的流程：

從上圖中咱們能夠看到，產生gate backward SAIF須要testbench測試平臺、門級網表、標準延時格式（standard delay format）文件SDF、庫SAIF文件。其中SDF文件反標了門級網表中的RC延時參數等，能夠更爲準確地獲得線網的延時。

testbench的示例內容以下所示：

module testbench;

top instl (a, b, c，s);

initial

$sdf_annotate("my.sdf",dut)

initial begin

$read_lib_saif ("mylib.saif");

$set_toggle_region (u1);

$toggle_start;

#120 a=0;

#STEP in_ a=temp_in_a;

······

$toggle_stop;

$toggle-report("gate.saif",1.0e-9,"top")

end

endmodule//testbench

testbench測試平臺主要是調用門級網表、SDF文件、庫SAIF文件。testbench中，用$sdf_annotate("my. sdf", dut)命令做SDF標記，以保證時序的正確性，從而獲得正確的翻轉數目。$ read_lib_saif ("mylib. saif")命令讀取庫SAIF文件中的SDPD信息。仿真器只監視在SAIF文件裏列出的SDPD開關行爲。$ set_toggle_region (u1)命令選擇要監視的模塊。$ toggle_start和$toggle_stop命令控制開始和結束時間。$ toggle_report("gate. saif",1. 0e-9, "top")命令把SAIF輸出到指定的文件。

　　　　萬事俱備，只欠仿真，接下來就是使用VCS進行仿真了：

　　　　　　vcs -R top.v testbench. v

注意，這裏的仿真是對門級網表的仿真，也就是說這裏的top.v是門級網表。產生的示例gate forward SAIF文件的部份內容以下所示：

(SAIFILE

(SAIFVERSION "2 .0")

(DIRECTION "backward")

(DESIGN)

(DATE "Mon May 17 02:33:48 2006")

(VENDOR "Synopsys，Inc")

(PROGRAM_NAME "VCS-Scirocco-MX Power Compiler")

(VERSION "1 .0")

(DIVIDER / )

(TIMESCALE 1 ns)

(DURATION 10000.00)

(INSTANCE tb

(INSTANCE top

(NET

(z\3\

(T0 6488) (T1 3493) (TX 18)

(TC 26) (IG 0)

)

······

(z\32\

(T0 6488) (T1 3493) (TX 18)

(TC 26)(IG 0)

)

······

)

(INSTANCE U3

(PORT

(TO 4989) (T1 5005) (TX 6)

(COND((D1 * !DO)|(! D1*D0)) (RISE)

(IOPATH S (TC 22 )(IG 0)

)

COND((D1*!DO)}(!D1，DO))

( IOPATH S (TC 21)(IG 0) (FALL)

)

COND DEFAULT (TC 0)(IG 0)

)

······

Gate Backward SAIF文件是經過對門級網表進行仿真所獲得的。若是設計很大，仿真須要的時間很長。好處是精確度很高。VCS所產生的Gate Backward SAIF文件中包含了一些或全部連線的開關行爲和單元的開關行爲。這些開關行爲分別以上升和降低表示，與狀態和路徑有關。用這個信息能夠進行精確的功耗分析。

③功耗分析

　　有了門級網表、gate backward SAIF文件和SDF文件，就能夠在power compiler中進行功耗分析了，分析功耗的流程圖以下所示:

對應的一個示例腳本文件以下所示：

　　　　set target_library mylib.db

　　　　set link_library " * $target_library"

　　　　read_verilog mynetlist.v

　　　　current_design top

　　　　link

　　　　read_read_parasitics top.spef

　　　　read_ saif -input mygate. saif -inst tb/top

　　　　report_power

上面的流程和腳本適用於後版圖(post-layout)的設計，spef文件在作完版圖後產生。使用寄生參數文件，提升了功耗分析的精確度。若是是前版圖( pre-layout)的設計，沒有寄生參數文件，連線的RC參數使用工藝庫裏的線負載模型。

最後總結一下，這裏分析功耗流程爲：

　　power compiler 產生庫SAIF文件——》VCS產生gate backward SAIF文件——》power compiler進行功耗分析。

　　(5)VCD轉SAIF分析法

前介紹了使用SAIF文件分析功耗的方法，這個方法都是經過VCS仿真獲得相應的SAIF文件，而後進行功耗分析。下面咱們介紹使用VCD文件轉換成SAIF文件的方法，而後進行功耗分析。

①VCD文件的產生

首先，咱們在進行仿真的時候，須要經過在testbench中加入相關的系統函數，產生相應的VCD文件（和SDF文件），流程示意圖以下所示：

相應的一個示例testbench以下所示：

module testbench;

······

initial

$sdf_annotate("my.sdf"，dut)

initial begin

$dumpfile("vcd.dump");

$dumpvars;

······

endmodule

而後使用下面命令進行仿真：

　　　　vcs -R dut.v testbench.v +delay_mode_path

完成仿真以後，就能夠獲得VCD文件了。

②VCD文件轉換成SAIF文件

仿真時產生的VCD文件也包含了設計中節點和連線的開關行爲。在Power Compiler中，可使用程序vcd2saif能夠把VCD文件轉化爲SAIF文件，以下圖所示：

vcd2saif是在UNIX命令行使用的一個程序。vcd2saif程序也能夠把VPD文件(二進制格式的VCD文件)轉化爲SAIF格式的文件。若是設計很大，仿真的時間長，vcd2saif程序能夠用管道傳遞的方式把VCD轉化爲SAIF文件。這時vcd文件不存放在文件裏，vcd經過先入先出(First-In First-()nt，簡稱FIFO把數據傳給vcd2saif程序，而後產生SAIF文件。轉換的SAIF文件裏沒有SDPD的信息。以下圖所示：

有了SAIF文件以後，咱們就能夠像前面那樣使用SAIF文件進行功耗分析了，至因而版圖前的功耗分析仍是版圖後的功耗分析，取決於功耗分析時有沒有與版圖中有關的信息，好比是SPEF文件。所以流程爲：

　　　　VCS產生VCD文件——》power compiler 將VCD文件轉換爲SAIF文件——》power compiler 進行分析功耗

最後，咱們來講一下這裏使用vcd2saif程序的好處，主要有下面三點：

　　1. VCD產生的速度快;

　　2. VCD是IEEE的標準而且適用於進行後仿真;

　　3. 轉換的過程快。

=============================================================================================

咱們已經介紹四種爲設計產生開關行爲的方法，分別是直接設置翻轉率、RTL backward SAIF文件、gate back SAIF文件和VCD轉SAIF文件；這些方法能夠混合使用，其優先次序以下所示：

用read_ saif命令標記的開關行爲優先級最高;用set_switching_activity命令設置的開關行爲優先級次之;優先級最低的是用默認的變量power_default_toggle_rate指定的翻轉率。

開關行爲能夠被清除，使用「reset_switching_activity」命令能夠清除全部被標記的翻轉率和經過傳輸獲得的翻轉率。用report_saif能夠顯示讀入saif文件後設計中的開關行爲信息。一個完整的SAIF文件，"user annotated」應該是100%。若是SAIF不完整，那麼默認的翻轉率將附加到輸入端和黑盒子的輸出端。翻轉率經過零延遲仿真傳輸下去，這樣就能夠計算出設計的功耗。

　　使用report_saif命令的一個例子以下：

與開關行爲有關的命令有:

merge_saif #合併SAIF文件

read_sai f #讀backward SAIF文件

report_saif #報告開關行爲的信息

rtl2saif #產生RTL forward SAIF文件

write_ saif #寫出一個backward SAIF文件

lib2saif #產生library forward SAIF文件

propagate_switching_activity #傳輸功耗清除

reset_switching_activity #清除開關行爲和/或翻轉率

set_switching_activity #在指定的物體上設置開關行爲

　　(6)功耗分析報告