CN104573147A - 基于波形相关性比较标准单元库的方法 - Google Patents

Abstract

随着芯片设计日趋复杂，标准单元库中单元的数量不断增加，单元库中各种二维表的分类也越来越细化，依靠EDA工具来分析和比较单元库已越来越普遍。目前主流的方法是直接比对单元库中的每个数值，但是二维表的数值很多，并且逐个比较得出的结果也不直观。本文通过波形相关性的分析对二维表进行比较：首先，需要降低二维表的函数维度，二维表实质上是一个二维函数，通过固定一个维度，得到一维函数；其次，要选择合适的采样点，平均间隔采样和按索引值采样都是推荐的方法；最后，利用积差法分析两组值的相关性。这种比较法使得比较的效率显著提高，比较的结果也更加的明确和有参考性。

Description

基于波形相关性比较标准单元库的方法

技术领域

基于波形相关性比较标准单元库（Library）的方法应用于EDA工具，是一种在建立和使用单元库时对标准单元中的数据进行比对和分析的方法。本发明属于EDA设计领域。

背景技术

随着芯片设计日趋复杂，标准单元库中单元的数量越来越多，单元中各种二维表的分类越来越细化，人工比对和分析单元库的任务已经难以完成。建立单元库的工程师和单元库的使用者都需要依赖EDA工具的辅助来分析和比较单元库数据的合理性。

标准单元库是按照嵌套组（group）的形式组织的，如图1所示。标准单元库中定义的内容包括：库（library）、标准单元（cell）、管脚（pin）、时序表（timing table）、功耗表（power table）等。第一层通常是库（library）包含有库属性和库的参数定义，以及各种标准单元的定义。第二层通常是标准单元（cell），包含有单元属性和单元的参数定义，以及所有管脚的定义。第三层通常是管脚（pin），包含有管脚属性和管脚参数定义，以及所有时序表和功耗表。第四层通常是时序表或功耗表的定义，包含有表的属性和表头定义，以及表的数值。

目前主流的单元库比较方法，都是直接比较每个单元每种属性的具体值。存在的问题是：计算量大，输出结果多。特别是在比较各种二维表的时候，一个n*m表格就包含有n*m个值和两个长度为分别为n和m的索引值数组，需要比较的数值较多，并且比较结果不直观。

为了更好的比较各种标准单元库中时序表的值，我们提出一种方法：基于波形相关性比较标准单元库的方法，主要针对二维表。首先需要降低维度，然后根据表头的值提取出采样点，恢复出二维表的波形图，同时提供了计算波形间相关性的方法，从而提高了比较标准单元库的效率，也使得比较结果更为直观。

发明内容

本发明提出一种基于波形相关性的标准单元的比较方法，主要针对二维表的比较。通过降低维度，获取采样点的方式，将二维表构造出波形图，再分析两个波形的相关性。计算波形的相关性相对于比较每个具体数值所需的时间更少，得到的结果更加直观，本文将详细阐述通过二维表构造波形图的技术和波形相关性的计算方法。

二维表实际上是一个二维的函数，为了方便计算相关性，需要先转换为一维函数。我们利用时序表，讲解具体方法如下：首先，通过输入端的transition和输出端的负载（load），两个值才能查表得出延迟，可用函数表示为Delay = f (input_transition, output_load)。然后，将输入端的transition固定为一个值，这样二维函数就变成了一维函数 Delay = f (trans1, load)，其中trans1是一个常量。当然，我们也可以固定一个load值，得到一维函数delay = f (trans, load1)，其中load1是一个常量。

图2显示了二维查找表与一维函数的关系。图中的二维表包含两组index，第一组表示输入transition值，第二组是负载值（load），数值是每个点对（input_transition， output_load）对应的延迟值。通过固定输入transition值为0.066，可以得到表格的第二行与index_2的对应关系，然后画出曲线，如delay vs. load曲线所示。也可以通过固定负载值（load）为0.004108，可以得到表格的第二列与index_1的对应关系，然后画出曲线，如delay vs. transition曲线所示。我们也可以选择不在index中出现的点，通过查找表可以得到相应的延迟值。

降低函数维度之后，还需要设置合理的采样点，才能得到波形图。采样点的选取方法有很多种，使用不同的采样方法，得到的波形可能是不一样的。用户可根据自己的需要选择合适的采样方法。通常可以直接利用时序表其中一个维度的索引值作为采样点，这样的数据比较具有代表性。还可以采用平均间隔进行采样，甚至可以用户自定义采样点。

图3显示了不同的采样点对应的波形图的差异。同一个二维表，取相同的load值，第一个图中是按平均间隔采样，第二个图是按index的值进行采样。从图中我们可以看出，得到的不同采样点得到波形图差异较大。

通过降低维度，获取同样条件下的采样点之后，就可以对两个波形进行相关性的计算。实际上，是抽象为两组同样规格的数组之间的相关性的计算。积差法能很好的计算两条波形之间的相关性：1）当相关性r<0时，两组变量为负相关；反之，则正相关。2）当0<|r|<1时，表示两变量存在一定程度的线性相关；|r|越接近1，两变量间的线性相关越强；|r|越接近0，两变量间的线性相关性越弱。3）一般可划分为三个相关级别：|r|<0.4为低度相关；0.4≤|r|<0.7 为显著相关；0.7≤|r|<1为高度线性相关。通常，当两个波形的相关性没有接近1，我们就认为两个查找表的值有差异。

在图4所示的积差法公式中，两个公式是等价的，其中X和Y分别表示两组不同的数组。我们可以根据数据的实际情况选择更方便的计算公式。在比较两个二维表的过程中，通常会选取多个波形进行比较，这样使得比较结果更加全面、更加有代表性。

附图说明

图1    Library文件结构图

图2    二维查找表和波形图的关系

图3    不同采样点对应波形图的差异

图4    积差法分析相关性的公式

具体实施步骤：

结合一个具体的实例说明比较两个标准单元库的处理方法，操作流程步骤如下：

1）准备两个需要比较的标准单元库，并读入EDA工具中；

2）比较具体数值，跳过二维表的比较；

3）二维表的比较需要，先降低函数维度，将二维表化简为一维函数；

4）选取具有代表性的采样点，在两个单元库中分别获取一组函数值；

利用积差法，分析两组值的相关性，并给出报告。

Claims (3)

1.基于波形相关性比较标准单元库的方法，涉及到EDA设计工具的主要特征为:

（１）  标准单元库的比较，其中最大的工作量在于比较各种二维表；由于二维表的数据量较大，可利用波形相关性的计算方法来分析二维表的数值；

（２）  二维表可表示为一个二维函数；为了方便比较，我们通过固定一个维度值的方法，来降低函数维度；

（３）  降低维度之后，还需要根据实际情况选择合适的采样点，来体现波形的特点；

（４）  根据采样点得到的数组，利用积差法分析两个波形的相关性，看是否接近1。

2.要求保护具有特征（1）、（2）、（3）的组合。

3.  要求保护具有特征（1）、（2）、（3）、（4）的组合。