CN109947173B - 最大时钟偏差的计算方法及计算系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种最大时钟偏差的计算方法，包括构建时钟树，从所述根结点向叶子结点进行正向遍历，从所述叶子结点向所述根结点进行反向回溯，反向回溯过程中，计算子结点数大于1的分叉结点的子树的时钟偏差，将所述时钟偏差和贡献所述时钟偏差的结点集合储存到时钟偏差查找表，遍历时钟偏差查找表，提取最大时钟偏差对应的结点，提取叶子结点集合。所述计算方法中，计算分叉结点的子树的时钟偏差，消除了共享路径中的悲观延时裕量的引入，提高了计算时钟偏差的准确性；通过所述时钟偏差查找表仅遍历一次所述时钟树，减少时间复杂度，提高计算所述最大时钟偏差的效率。本发明还提供了一种用于实现所述最大时钟偏差的计算方法的计算系统。

Description

最大时钟偏差的计算方法及计算系统

技术领域

本发明涉及时序分析技术领域，尤其涉及一种最大时钟偏差的计算方法及计算系统。

背景技术

在电子工程中，工作时钟频率是高性能的集成电路的特性之一，为了测试电路在指定速率下的运行能力，需要在设计过程中测量电路在不同工作阶段的延迟，在不同的设计阶段，例如逻辑综合、布局、布线以及一些后续阶段，都需要对电路内部路径进行时钟偏差计算进而指导优化。

但在计算时钟偏差过程中，存在以下问题：一方面，静态时序分析中广泛使用悲观延时预估法在共享路径中引入悲观延时裕量，悲观延时裕量可能导致时序优化工具做多余的优化、过度设计或优化程序的意外终止；另一方面，在签核阶段的时序分析中，悲观延时裕量的引入无法得到准确的最大时钟偏差，从而导致时序报告的结果不准确，无法正确的指导调试；又一方面，由于时钟偏差是相对的，现有时序分析中采用两两分别计算的方式，时间复杂度非常高，大幅度降低了时钟偏差计算的效率，浪费大量的时间。

因此，有必要提供一种最大时钟偏差的计算方法及计算系统以解决现有技术中存在的上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种最大时钟偏差的计算方法及计算系统，避免共享路径中悲观延时裕量的引入和计算时钟偏差时间复杂度高的问题，提高计算时钟偏差的准确性和效率。

为实现上述目的，本发明所述的最大时钟偏差的计算方法，包括以下步骤：

S1：以根结点为起始点来构建时钟树，并对所述时钟树的边进行延时标注；

S2：从所述根结点向叶子结点进行正向遍历，从所述叶子结点向所述根结点进行反向回溯，以完成遍历所述时钟树，在从所述叶子结点反向回溯到所述根结点的过程中，计算分叉结点的子树的时钟偏差，将所述时钟偏差和贡献所述时钟偏差的结点集合储存到时钟偏差查找表，所述叶子结点为具有0个子结点的结点，所述分叉结点为具有x个子结点的结点，所述x为大于1的自然数；

S3：将所述时钟偏差查找表按所述时钟偏差从大到小的顺序进行排序；

S4：按所述时钟偏差从大到小的顺序遍历所述时钟偏差查找表，最大的所述时钟偏差即为最大时钟偏差，并提取所述最大时钟偏差对应的结点作为查找结点；

S5：提取所述查找结点对应的所述结点集合，根据所述结点集合得到叶子结点集合。

本发明的有益效果在于：一方面，现有技术对时钟树仅进行正向遍历，不进行反向回溯，不计算分叉结点的子树的时钟偏差，从而导致在计算时钟偏差时引入了悲观延时裕量，计算的时钟偏差准确性低，而本发明从所述根结点向叶子结点进行正向遍历，从所述叶子结点向所述根结点进行反向回溯，以完成遍历所述时钟树，在从所述叶子结点反向回溯到所述根结点的过程中，计算分叉结点的子树的时钟偏差，通过只计算所述分叉结点的子树的时钟偏差，消除了共享路径中的悲观延时裕量的引入，提高了计算时钟偏差的准确性；另一方面，将所述时钟偏差查找表按所述时钟偏差从大到小的顺序进行排序，提取所述最大时钟偏差对应的结点作为查找结点，提取所述查找结点对应的所述结点集合，根据所述结点集合得到叶子结点集合，将子树的时钟偏差存入所述时钟偏差查找表，从而通过所述时钟偏差查找表得到最大时钟偏差及叶子结点集合，一次性遍历所述时钟树，减少了时间复杂度，提高了计算所述最大时钟偏差的效率。

优选地，所述步骤S2中，沿一条子树进行所述正向遍历，当所述正向遍历进行到所述叶子结点，则反向回溯到所述叶子结点的父结点，以完成一次遍历。

进一步优选地，完成一次所述遍历后，则正向遍历所述叶子结点的父结点的其它子树。

进一步优选地，所述步骤S2中，任一结点的子树全部正向遍历完毕后，则反向回溯到所述任一结点的父结点。

进一步优选地，反向回溯到所述任一结点的父结点，若所述任一结点的父结点为分叉结点，则计算所述分叉结点的子树的时钟偏差，再将所述时钟偏差和所述子树的结点的位置信息储存到所述时钟偏差查找表，并将所述分叉结点的子树的最大延时和最小延时传递给所述分叉结点的父结点。

进一步优选地，反向回溯到所述任一结点的父结点，若所述任一结点的父结点为单支结点，则将所述单支结点的子树的最大延时和最小延时传递给所述单支结点的父结点，所述单支结点为只有一个子结点的结点，其有益效果在于：传递所述最大延时和最小延时，只需要正向遍历一次，不需要多次正向遍历，提高了效率。

进一步优选地，求取所述分叉结点各个子树的最大延时和最小延时，取最大延时中的最大值和最小延时中的最小值，然后求取所述最大值与所述最小值的差值，所述差值的绝对值即为所述分叉结点的子树的时钟偏差。

进一步优选地，当所述最大值和所述最小值取自同一子树时，则计算所述最大值和次最小值的第一差值和次最大值和最小值的第二差值，所述第一差值的绝对值和第二差值的绝对值中的最大绝对值为所述子树的时钟偏差，其有益效果在于：避免所述最大值和所述最小值来自同一子树时造成误差。

本发明还提供了一种计算系统，所述计算系统包括时钟树构建模块、处理模块、排序模块、提取模块和定位模块，所述处理模块包括正向遍历模块、计算模块和储存模块，所述时钟树构建模块用于根据电路构建时钟树，所述处理模块用于正向遍历所述时钟树、计算时钟偏差和储存时钟偏差，所述正向遍历模块用于从所述根结点向叶子结点进行正向遍历，从所述叶子结点向所述根结点进行反向回溯，以正向遍历所述时钟树，所述计算模块用于在从所述叶子结点反向回溯到所述根结点的过程中，计算分叉结点的子树的时钟偏差，所述储存模块用于储存时钟偏差查找表，并将所述时钟偏差和贡献所述时钟偏差的结点集合储存到所述时钟偏差查找表中，所述排序模块用于将储存到所述时钟偏差查找表中的时钟偏差差从大到小进行排序，所述提取模块用于提取最大时钟偏差和贡献所述最大时钟偏差的结点集合，所述定位模块用于根据贡献所述最大时钟偏差的结点集合得到叶子结点。

所述计算系统的有益效果在于：一方面，通过所述正向遍历模块通过从所述根结点向叶子结点进行正向遍历，从所述叶子结点向所述根结点进行反向回溯，以完成遍历所述时钟树，所述计算模块在从所述叶子结点反向回溯到所述根结点的过程中，计算分叉结点的子树的时钟偏差，通过计算所述分叉结点子树的时钟偏差，消除了共享路径中悲观延时裕量的引入，提高了所述计算模块计算时钟偏差的准确性；另一方面通过储存模块储存所述时钟偏差表，并将所述时钟偏差和贡献所述时钟偏差的结点集合储存到所述时钟偏差查找表中，所述排序模块将储存到所述时钟偏差查找表中的时钟偏差从大到小进行排序，再通过所述提取模块提取最大时钟偏差和贡献所述最大时钟偏差的结点集合，所述定位模块根据贡献所述最大时钟偏差的结点集合得到叶子结点，减少了时间复杂度，提高了计算所述最大时钟偏差的效率。

附图说明

图1为本发明最大时钟偏差的计算方法的流程图；

图2为本发明计算系统的结构框图；

图3为本发明时钟树的示意图；

图4为本发明子树的示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。除非另外定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本文中使用的“包括”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。

针对现有技术存在的问题，本发明的实施例提供了一种最大时钟偏差的计算方法，参照图1，包括以下步骤：

S1：以根结点为起始点来构建时钟树，并对所述时钟树的边进行延时标注；

S2：从所述根结点向叶子结点进行正向遍历，从所述叶子结点向所述根结点进行反向回溯，以完成遍历所述时钟树，在从所述叶子结点反向回溯到所述根结点的过程中，计算分叉结点的子树的时钟偏差，将所述时钟偏差和贡献所述时钟偏差的结点集合储存到时钟偏差查找表，所述叶子结点为具有0个子结点的结点，所述分叉结点为具有x个子结点的结点，所述x为大于1的自然数；

S3：将所述时钟偏差查找表按所述时钟偏差从大到小的顺序进行排序；

S4：按所述时钟偏差从大到小的顺序遍历所述时钟偏差查找表，最大的所述时钟偏差即为最大时钟偏差，并提取所述最大时钟偏差对应的结点作为查找结点；

S5：提取所述查找结点对应的所述结点集合，根据所述结点集合得到叶子结点集合。

本发明的一些实施例中，所述延时标注为对所述时钟树的边标注最大延时和最小延时。

本发明的一些实施例中，所述根结点为没有父结点的结点。

本发明的一些实施例中，所述时钟树的边为父结点和所述父结点的子结点之间的连线。

本发明的一些实施例中，所述结点为逻辑单元的一个引脚，所述时钟树的边为逻辑单元内部或不同逻辑单元两个引脚之间的连线，所述叶子结点为寄存器或锁存器的一个引脚。

本发明的一些实施例中，所述步骤S2中，沿一条子树进行所述正向遍历，当所述正向遍历进行到所述叶子结点，则反向回溯到所述叶子结点的父结点，以完成一次遍历。

本发明的一些实施例中，完成一次所述遍历后，则正向遍历所述叶子结点的父结点的其它子树。

本发明的一些实施例中，所述步骤S2中，任一结点的子树全部正向遍历完毕后，则反向回溯到所述任一结点的父结点。

本发明的一些实施例中，遍历所述时钟树包括以下步骤：

S11：获取所述根结点的m个第一级子结点，所述m为大于0的自然数；

S12：选取一个所述第一级子结点并进行正向遍历，然后以所述第一级子结点为起始结点获取所述第一级子结点的n个第二级子结点，所述n为大于0的自然数；

S13：每次执行完所述步骤S12后，选取一个新获取的结点进行正向遍历，重复执行所述步骤S12，直至选取的结点为叶子结点，则方向回溯到所述叶子结点的父结点；

S14：以所述父结点为起始结点，对没有进行正向遍历的子结点执行所述步骤S12和所述步骤S13，直至所述父结点下的结点全部正向遍历完毕，则反向回溯到所述父结点的父结点；

S15：每次执行完所述步骤S14后，以反向回溯到的结点为新的起始结点，重复执行所述步骤S14，直至正向遍历完所有结点并反向回溯到所述根结点。

图3为本发明的一些实施例中时钟树的示意图。参照时钟树30，其中，根结点31下侧连接有第一结点32和第二结点33，所述第一结点32下侧连接有第三结点34、第四结点35和第五结点36连接，所述第三结点34下侧连接有第六结点37和第七结点38，所述第二结点12下侧连接有第八结点39，所述第八结点39下侧连接有第九结点391和第十结点392。结合图3，以自顶向下再逐渐回溯的方式正向遍历所述时钟树具有以下步骤：

S111：获取所述根结点31的所述第一结点32和所述第二结点33；

S112：选取所述第一结点32并进行正向遍历，获取所述第一结点32的第三结点34、第四结点35和第五结点36；

S113：选取所述第三结点34并进行正向遍历，获取所述第三结点34的第六结点37和第七结点38；

S114：选取所述第六结点37并进行正向遍历，所述第六结点37为叶子结点，则反向回溯到所述第三结点34，选取所述第七结点38并进行正向遍历，所述第六结点38为叶子结点，则反向回溯到所述第三结点34，再反向回溯到所述第一结点32；

S115：选取所述第四结点35并进行正向遍历，所述第四结点35为叶子结点，则反向回溯到所述第一结点32，选取所述第五结点36并进行正向遍历，所述第五结点36为叶子结点，则反向回溯到所述第一结点32，再反向回溯到所述根结点31；

S116：选取所述第二结点33并进行正向遍历，获取第八结点39；

S117：选取所述第八结点39并进行正向遍历，获取第九结点391和第十结点392；

S118：获取所述第九结点391并进行正向遍历，所述第九结点391为叶子结点，则反向回溯到所述第八结点39，选取所述第十结点392并进行正向遍历，所述第十结点392为叶子结点，则反向回溯到所述第八结点39，再反向回溯到所述第二结点33，再反向回溯到所述根结点31，从而完成正向遍历所述时钟树。

本发明的一些实施例中，反向回溯到所述任一结点的父结点，若所述任一结点的父结点为分叉结点，则计算所述分叉结点的子树的时钟偏差，再将所述时钟偏差和所述子树的结点的位置信息储存到所述时钟偏差查找表，并将所述分叉结点的子树的最大延时和最小延时传递给所述分叉结点的父结点。

本发明的一些实施例中，反向回溯到所述任一结点的父结点，若所述任一结点的父结点为单支结点，则将所述单支结点的子树的最大延时和最小延时传递给所述单支结点的父结点，所述单支结点为只有一个子结点的结点。

本发明的一些实施例中，求取所述分叉结点各个子树的最大延时和最小延时，取最大延时中的最大值和最小延时中的最小值，然后求取所述最大值与所述最小值的差值，所述差值的绝对值即为所述分叉结点的子树的时钟偏差。

本发明的一些实施例中，计算所述分叉结点的子树的时钟偏差包括以下步骤：

S21：分别求取y个所述子树的最大延时和最小延时，所述y为大于1的自然数；

S22：取y个所述最大延时中的最大值和y个最小延时中的最小值；

S23：计算所述最大值和所述最小值的差值，所述差值的绝对值为所述子树的时钟偏差。

图4为本发明的一些实施例中子树的示意图。参照子树40，其中，第一结点41通过第一边45与第二结点42连接，所述第二结点42与第一子树421连接，所述第一结点41通过第二边46与第三结点43连接，所述第三结点43与第二子树431连接，所述第一结点41点通过第三边47与第四结点44连接，所述第四结点44与第三子树441连接，所述第一结点41通过第四边48与第五结点(图中未标示)连接。结合图4，计算所述分叉结点的子树的时钟偏差具有以下步骤：

将所述第一子树421的最大延时和所述第一边45的最大延时相加，得到第一最大延时，将所述第二子树431的最大延时和所述第二边46的最大延时相加，得到第二最大延时，将所述第三子树441的最大延时和所述第三边47的最大延时相加，得到第三最大延时，求取所述第一最大延时、所述第二最大延时和所述第三最大延时中的最大值，所述最大值为所述第二最大延时；

将所述第一子树421的最小延时和所述第一边45的最小延时相加，得到第一最小延时，将所述第二子树431的最小延时和所述第二边46的最小延时相加，得到第二最小延时，将所述第三子树441的最小延时和所述第三边47的最小延时相加，得到第三最小延时，求取所述第一最小延时、所述第二最小延时和所述第三最小延时中的最小值，所述最小值为所述第三最小延时；

计算所述第二最大延时和所述第三最小延时的差值，所述差值即为所述分叉结点的子树的时钟偏差。

本发明的一些实施例中，当所述最大值和所述最小值取自同一子树时，则计算所述最大值和次最小值的第一差值和次最大值和最小值的第二差值，所述第一差值的绝对值和第二差值的绝对值中的最大绝对值为所述子树的时钟偏差。

本发明的一些实施例中，所述次最大值为只比所述最大值小的值，所述次最小值为只比所述最小值大的值。

图2为本发明的一些实施例中所述种计算系统的结构框图。参照图2，所述计算系统包括时钟树构建模块21、处理模块22、排序模块23、提取模块24和定位模块25，所述处理模块22包括正向遍历模块221、计算模块222和储存模块223，所述时钟树构建模块21用于根据电路构建时钟树，所述处理模块22用于正向遍历所述时钟树、计算时钟偏差和储存时钟偏差，所述正向遍历模块221用于正向遍历所述时钟树，所述计算模块222用于计算时钟偏差，所述储存模块223用于储存时钟偏差查找表，并将所述时钟偏差和贡献所述时钟偏差的结点集合储存到所述时钟偏差查找表中，所述排序模块23用于将储存到所述时钟偏差查找表中的时钟偏差从大到小进行排序，所述提取模块24用于提取最大时钟偏差和贡献所述最大时钟偏差的结点集合，所述定位模块25用于根据贡献所述最大时钟偏差的结点集合得到叶子结点。

本发明的一些实施例中，所述时钟偏差查找表包括第一级查找表和第二级查找表，所述第一级查找表中储存时钟偏差和分叉结点，所述第二级查找表中储存所述分叉结点的子树的结点集合。

本发明的一些实施例中，按照所述时钟偏差从到小进行排序，最大值则为最大时钟偏差，从所述第一级查找表中提取所述时钟偏差和所述分叉结点的位置信息，再根据所述分叉结点的位置信息从所述第二级查找表中提取所述分叉结点的子树最大延时和最小延时的结点集合，再根据所述分叉结点的子树的最大延时和最小延时的结点集合获取叶子结点集合。

虽然在上文中详细说明了本发明的实施方式，但是对于本领域的技术人员来说显而易见的是，能够对这些实施方式进行各种修改和变化。但是，应理解，这种修改和变化都属于权利要求书中所述的本发明的范围和精神之内。而且，在此说明的本发明可有其它的实施方式，并且可通过多种方式实施或实现。

Claims (9)

1.一种最大时钟偏差的计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：以根结点为起始点来构建时钟树，并对所述时钟树的边进行延时标注；

S2：从所述根结点向叶子结点进行正向遍历，从所述叶子结点向所述根结点进行反向回溯，以完成遍历所述时钟树，在从所述叶子结点反向回溯到所述根结点的过程中，计算分叉结点的子树的时钟偏差，将所述时钟偏差和贡献所述时钟偏差的结点集合储存到时钟偏差查找表，所述叶子结点为具有0个子结点的结点，所述分叉结点为具有x个子结点的结点，所述x为大于1的自然数；

S3：将所述时钟偏差查找表按所述时钟偏差从大到小的顺序进行排序；

S4：按所述时钟偏差从大到小的顺序遍历所述时钟偏差查找表，最大的所述时钟偏差即为最大时钟偏差，并提取所述最大时钟偏差对应的结点作为查找结点；

S5：提取所述查找结点对应的结点集合，根据所述查找结点对应的结点集合得到叶子结点集合。

2.根据权利要求1所述的最大时钟偏差的计算方法，其特征在于，所述步骤S2中，沿一条子树进行所述正向遍历，当所述正向遍历进行到所述叶子结点，则反向回溯到所述叶子结点的父结点，以完成一次遍历。

3.根据权利要求2所述的最大时钟偏差的计算方法，其特征在于，完成一次所述遍历后，则正向遍历所述叶子结点的父结点的其它子树。

4.根据权利要求1所述的最大时钟偏差的计算方法，其特征在于，所述步骤S2中，任一结点的子树全部正向遍历完毕后，则反向回溯到所述任一结点的父结点。

5.根据权利要求4所述的最大时钟偏差的计算方法，其特征在于，反向回溯到所述任一结点的父结点，若所述任一结点的父结点为分叉结点，则计算所述分叉结点的子树的时钟偏差，再将所述时钟偏差和所述子树的结点的位置信息储存到所述时钟偏差查找表，并将所述分叉结点的子树的最大延时和最小延时传递给所述分叉结点的父结点。

6.根据权利要求4所述的最大时钟偏差的计算方法，其特征在于，反向回溯到所述任一结点的父结点，若所述任一结点的父结点为单支结点，则将所述单支结点的子树的最大延时和最小延时传递给所述单支结点的父结点，所述单支结点为只有一个子结点的结点。

7.根据权利要求5所述的最大时钟偏差的计算方法，其特征在于，求取所述分叉结点各个子树的最大延时和最小延时，取最大延时中的最大值和最小延时中的最小值，然后求取所述最大值与所述最小值的差值，所述差值的绝对值即为所述分叉结点的子树的时钟偏差。

8.根据权利要求7所述的最大时钟偏差的计算方法，其特征在于，当所述最大值和所述最小值取自同一子树时，则计算所述最大值和次最小值的第一差值和次最大值和最小值的第二差值，所述第一差值的绝对值和第二差值的绝对值中的最大绝对值为所述子树的时钟偏差。

9.一种计算系统，其特征在于，所述计算系统用于实现所述权利要求1-8中任意一项所述最大时钟偏差的计算方法，所述计算系统包括时钟树构建模块、处理模块、排序模块、提取模块和定位模块，所述处理模块包括正向遍历模块、计算模块和储存模块，所述时钟树构建模块用于根据电路构建时钟树，所述处理模块用于正向遍历所述时钟树、计算时钟偏差和储存时钟偏差，所述正向遍历模块用于正向遍历所述时钟树，所述计算模块用于计算时钟偏差，所述储存模块用于储存时钟偏差查找表，并将所述时钟偏差和贡献所述时钟偏差的结点集合储存到所述时钟偏差查找表中，所述排序模块用于将储存到所述时钟偏差查找表中的时钟偏差从大到小进行排序，所述提取模块用于提取最大时钟偏差和贡献所述最大时钟偏差的结点集合，所述定位模块用于根据贡献所述最大时钟偏差的结点集合得到叶子结点。

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