Synopsys SpyGlass CDC 學習 (一)

SpyGlass工具

目前包含:SpyGlass Lint, CDC, RDC, DFT ADV, Power.  是業界RTL Signoff 的重要工具.

CDC介紹

CDC(Clock Domain Crossing)的前端設計中最多見的問題, 在RTL中要恰當的處理每一個異步的控制信號和數據信號, 不然就會出現亞穩態,形成嚴重的function false.

最好的有關亞穩態(metastability),CDC,及其對應的處理方法的資料, 就是SNUG-2008會議上排名第一的優秀論文:https://pan.baidu.com/s/1IW1kVRlJjPsxPz5H_61vZw;  

SpyGlass CDC簡介

SpyGlass CDC tool是一種 Formal Check Methodology工具, 相比寫case跑仿真來找CDC問題, 靠SpgGlass能更早,更全,更快的發現CDC問題. 它可以:

1. 1. Managing Multi-clock Designs
   2. Systematic approach towards CDC problems
   3. Check and report any unsynchronized signals:  Clocks and Reset

與Timing Check相比:

1. 1. STA對async interface不太好使,只適合sync模塊分析
   2. CDC paths 老是須要設置成false paths
   3. 通常在design的後期在netlsit level作有意義

與Functional Simulation相比:

1. 1. 黑盒測試很難窮舉(exhaust)
   2. 白盒測試須要些assertions
   3. 須要覆蓋CDC的全部test branches
   4. 很難幸運的覆蓋全部,通常只能發現部分問題
   5. 通常在design後期才發現問題

當SOC design涉及的clock domian太多,用到不少第三方IP,及涉及人員水平良莠不齊時, 用SpyGlass CDC來作檢查來保證RTL質量是十分必要的.

The SpyGlass CDC Methodology Flow

各個階段介紹：

• Creating SpyGlass CDC Setup. Goal: cdc_setup; 指定constraints(SGDC file),parameters 及其餘指定用於該project的定義來精準運行SpyGlass CDC檢查。可使用‘sdc2sgdc’ 命令來將 block-level SDC 轉化成相應的SGDC 約束文件。運行‘cdc_setup_check’ goal可以生成constraints, 但生成的constraint必定要designer仔細review下再用。運行‘cdc_setup’後工具能夠理解整個design的architecture， 解決一些block-box的問題，並自動生成‘autoclock.sgdc’及autoreset.sgdc做爲 constraint的base 來使用。 
• Verifying SpgGlass CDC Setup.  Goal: cdc_setup_check；檢查setup的正確性和完整性。在進行下一步時必定要修掉該stage報的violation。 如確保全部flip-flop都有時鐘。 ‘set_case_analysis’參數合適定義來確保多時鐘源的flip-flop有指定的時鐘選擇。時鐘的週期，有效沿及domin都被合適定義。
• Performing Clocks and Reset Integrity Checks.    Goal: clock_reset_integrity; 修掉時鐘和復位不完整定義的問題，確保時鐘和復位都被合理定義，而且確保clock/reset沒有glitch和race。
• Performing Block-Level CDC Verification:     Goal: cdc_verify; Fix block-level violations to make the block SpyGlass CDC clean要修掉全部的violations, error和warning都要review，必要時能夠waive掉。 清理violation是有前後優先級順序的。

依次修下列violation（priority）:    

            • Ac_sync_group Rule violations; rule Ac_unsync01(for scalar unsync) 和 Ac_unsync02(for vector data unsync), 增長constraint或設置cdc_false_path, 不要考waive來修，也能夠定義static,quasi-static來解決. 
            • Convergence violations: rule Ac_conv01,Ac_conv02,Ac_conv03,Ac_conv04 and Ac_conv05.
            • Glitch violations: Ac_glitch* 和 Clock_glitch*
            • Data hold violation: rule Ac_cdc01, 代表 signal/data從快時鐘到慢時鐘發從時hold不住。
            • Data hold issues in synchronized data crossing: rule Ac_datahold01a
            • violations related to data correlation and race conditions: Rule Ac_cdc08, Ac_conv01 and Ac_conv02
            • violations related to reset synchronization and deassertion: Rule Ar_unsync01, Ar_sync01,Ar_asyncdeassert01,Ar_syncdessert01,Reset_sync02
            • violations related to FIFO recognition and verification: Rule Ac_fifo01, SpgGlass能夠識別一般的FIFO結構。 也能夠在constraint file（SGDC）中指明fifo。

•  Performing SOC-Level CDC Verification:    Verify the SOC using the verified blocks     Goal: cdc_verify_struct
• Signing-off SpyGlass CDC Verification:    View reports and sign-off SpyGlass CDC Verification on the SOC    Goal: N/A