CN117574820A - 一种增量时序分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种增量时序分析方法，基于电路的时序图、电路网表和延时变化连接路径的集合进行分析，该方法包括：对所述时序图进行切片，确定所述时序图子图点集；计算所述子图点集内各节点的最大到达时间和最小要求时间；根据所述最大到达时间和最小要求时间计算连接路径的时序裕度以及关键度。在时序图上某些边的延时发生变化时，不需要调用全图的时序分析过程，只需要根据延时变化的边，对所述时序图子图进行遍历和分析，减少了时序分析的时间，从而快速地获取最新的时序分析结果，提高了工作效率，能够更好的应用于大规模电路。

Description

一种增量时序分析方法

技术领域

本发明涉及FPGA EDA软件设计技术领域，尤其是涉及一种增量时序分析方法。

背景技术

FPGA EDA软件完整的设计流程包括电路设计与输入、综合、映射、装箱、布局、布线、时序分析、编程下载等主要步骤。其中，时序分析是在布局布线之后，对时序图(timinggraph)的所有节点计算到达时间和要求时间，分析出每条起点到终点的连接路径的时序裕度和关键度。通过时序分析得出的时序裕度和关键度将作为时序布局布线算法的指导信息，推动布局布线算法进一步优化电路的时序性能。

在布局或布线算法的某些处理过程中，只改变了某些线网的路径延时，而希望获得更新后的时序分析结果。传统的处理方法是执行全图的时序分析过程，通过前后两次遍历，对时序图上的所有点进行到达时间分析和要求时间分析，再计算出所有起点节点到终点节点的连接的时序裕度和关键度。这种方法虽然保证了时序分析的准确性，但会比较耗时，特别是遇到规模很大的电路时，时序分析的时间也往往会较长。

发明内容

本发明提供一种增量时序分析方法，可以在保证时序分析准确性的前提下，只对时序图子图进行分析，从而快速地获取最新的时序分析结果，减少时序分析的时间。

本发明的其他目的和优点可以从本发明所揭露的技术特征中得到进一步的了解。

为达上述之一或部分或全部目的或其他目的，本发明提供一种增量时序分析方法，包括：

步骤1：对所述时序图进行切片，包括创建时序图子图点集，确定每个所述延时变化连接路径起点和终点在时序图上对应的起点节点v和终点节点d，将所述起点节点v和所述终点节点d放入所述时序图子图的点集内；将所述时序图中与所述起点节点v和所述终点节点d有连接关系的节点加入所述时序图子图的点集内；

步骤2：计算所述子图点集内各节点的最大到达时间和最小要求时间；

步骤3：根据所述最大到达时间和最小要求时间计算连接路径的时序裕度以及关键度。

所述时序图子图的点集通过遍历时序图的方式得到。

所述遍历时序图的方式包括：

在所述时序图上遍历与所述起点节点v和所述终点节点d有连接关系的节点，将所述遍历得到的节点放入所述时序图子图的点集内。

所述时序图上遍历的方式包括：

从所述终点节点d向所述起点节点v方向逐层遍历，将每一层级所述终点节点d经过的每个节点加入到所述时序图子图的点集内；

从所述起点节点v向所述终点节点d方向逐层遍历，遍历每一层级每个节点对应的边，判断所述边的终点是否为所述子图的点集内的点；在判断结果为是的情况下，将每一层级每个节点加入到所述时序图子图的点集内。

所述步骤2还包括：

根据每个所述延时变化连接路径，找出所述延时变化连接路径对应在所述时序图上的边，更新所述边的延时。

所述计算子图点集内各节点的最大到达时间包括：

对所述时序图子图由最小层级到最大层级的前一层级进行逐层遍历，遍历所述每一层级每个节点对应的边，判断所述边的终点是否为所述时序图子图的点集内的点；在判断结果为是的情况下，根据所述边的延时，计算所述时序图子图的点集内各节点的最大到达时间。

所述最大到达时间的计算公式如下：

其中：Tarrival(i)表示信号到达节点i的到达时间，/>代表j属于i的任意一个扇入点,delay(j,i)表示从j到i的边的延时。

所述计算子图点集内各节点的最小要求时间包括：

对所述时序图子图由最大层级的前一级到最小层级进行逐层遍历，遍历每一层级每个节点对应的边，判断所述边的终点是否为所述时序图子图的点集内的点；在判断结果为是的情况下，根据所述边的延时，计算所述时序图子图的点集内各节点的最小要求时间。

所述最小要求时间的计算公式如下：

其中：Trequired(i)表示信号到达节点i的要求时间，/>代表j属于i的任意一个扇出点,delay(i,j)表示从i到j的边的延时。

所述步骤3还包括：

遍历电路网表中的每条线网，找到每条所述线网的起点对应在所述时序图上的起点节点，判断所述起点节点是否在所述子图的点集内；在判断结果为是的情况下，遍历每条所述线网的终点，找到每条所述线网的终点对应在所述时序图上的终点节点，判断所述终点节点是否在所述子图的点集内；在判断结果为是的情况下，依据公式计算每条由线网对应的所述终点节点与所述起点节点形成的连接路径的时序裕度以及关键度。

所述时序裕度的计算公式如下：

其中：slack(i,j)表示起点到终点连接(i,j)的时间裕度，Tarrival(i) 表示信号到达节点i的到达时间，Trequired(j)表示信号到达节点j的要求时间，delay(i,j)表示从i到j的边的延时。

所述关键度的计算公式如下：

其中：Crit(i,j)表示起点到终点连接(i,j)的关键度，MaxCrit表示最大关键度，η是参数值，D_max表示最长关键路径的延时。

时序分析得到的时序裕度和关键度将作为时序布局布线算法的指导信息，推动布局布线算法进一步优化电路的时序性能。

与现有技术相比，本发明的有益效果主要包括：

1.本发明通过对时序图进行切片，根据延时变化连接路径的集合创建子图点集。在时序图上某些边的延时发生变化时，不需要调用全图的时序分析过程，只需要根据延时变化的边，对子图点集内的节点进行遍历，找到该变化的边对应的节点，并对节点进行分析，减少了时序分析的时间，从而快速地获取最新的时序分析结果，提高了工作效率，能够更好的应用于大规模电路。

为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举优选实施例，并配合附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为相关技术方案提供的一种增量时序分析方法的流程示意图。

图2为本申请实施例提供的时序分析方法中时序图的示意图。

图3为本申请实施例提供的时序图切片过程的流程示意图。

图4为本申请实施例提供的到达时间分析流程示意图。

图5为本申请实施例提供的要求时间分析流程示意图。

图6为本申请实施例提供的计算时序裕度和关键度的流程示意图。

具体实施方式

有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考图式的一优选实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。

本发明提供一种增量时序分析方法，在之前时序分析完整分析的基础之上，只对时序图上受影响的点和边进行分析，但其他未受影响的点和边的到达时间、要求时间还是重用之前完整分析的结果，从而达到快速地获取最新的时序分析结果的目的。

以下结合附图对本发明提供的一种增量时序分析方法作详细说明，如图1所示为相关技术方案提供的一种增量时序分析方法的流程示意图。

时序分析是在时序图模型上进行的，时序图G(V, E)是一个有向图, V表示输入/输出端口、逻辑块上的输入/输出端口等，E表示节点之间的连接关系。从输入端口到逻辑块的输入端口、逻辑块输出端口到逻辑块输入端口以及逻辑块输出端口到输出端口等这些时序图上的边，需要经过布线之后才能确定延时大小。因此布线算法在每次迭代完成之后，计算出布线连接路径的延时，再把延时标记在时序图的对应边上。如图2所示为本申请实施例提供的时序分析方法中时序图的示意图。s代表路径的起点，t代表路径的终点。

本发明提供一种增量时序分析方法,基于电路的时序图、电路网表和延时变化连接路径的集合进行分析，输出新的时序裕度和关键度，进而得到新的时序分析结果。

首先对时序图进行切片，包括创建时序图子图点集，确定每个延时变化连接路径起点和终点在时序图上对应的起点节点v和终点节点d，将起点节点v和终点节点d放入时序图子图的点集内；将时序图中与起点节点v和终点节点d有连接关系的节点加入时序图子图的点集内。

其次计算子图点集内各节点的最大到达时间和最小要求时间；

最后根据最大到达时间和最小要求时间计算连接路径的时序裕度以及关键度。

时序图切片是本发明的关键步骤。在原时序图上裁剪出由受影响的点和边所组成的子图G'(V', E')，时序分析算法只在该时序图的子图上进行分析，从而减少需要分析的点和边，进而减少时序分析的时间。子图G'仍然使用原时序图G的数据结构，只是在基础数据结构上，增加了slice数组来标识哪些点属于子图G'中V'的点。对于V'的每个节点v,满足slice(v)=true，则将该节点v放入至时序图子图子集内。

如图3所示为本申请实施例提供的时序图切片过程的流程示意图，具体过程为：

遍历每个延时变化连接路径，分别找到每个延时变化连接路径的起点和终点对应在时序图上的起点节点v和终点节点d，将起点节点v和终点节点d放入时序图子图的点集合V'中，即设置slice(v)=true，slice(d)=true。

在时序图G上从终点节点d向起点节点v方向逐层遍历，将经过的每个点分别加到子图的集合V'中。设节点d的层级为level, 图G的最大层级为N。先将节点d每个输出边的终点d'加入到子图的点集合V'中,即设置slice(d') = true。再对从level+1到N-1的每一层级i，对层级i的每个节点v'，如果slice(v') = true，则将节点v'每个输出边的终点d'加入到子图的点集合V'中,即slice(d') = true。

在时序图G上从起点节点v向终点节点d方向逐层遍历，从节点v往前遍历每一层级，将能够到达子图G的每个节点加到子图的集合V'中。节点v的层级为level, 图G的最小层级为0。对从level-1到0的每一层级i，对层级i的每个节点v'，遍历节点v'的每一条输出边e，如果e的终点d'是子图V'中的节点，即满足slice(d') = true，则将节点v'加入到子图点集合V'中，即设置slice(v') = true。

计算子图点集内各节点的最大到达时间和最小要求时间。

首先根据每个延时变化连接路径，找出该每个延时变化连接路径对应在时序图上的边(v,d)，更新边(v,d)的延时。根据边(v,d)的延时计算时序图子图的点集内各节点的最大到达时间和最小要求时间。

如图4所示为本申请实施例提供的到达时间分析流程示意图，具体过程为：

步骤1：遍历V'中的每个节点v，找到节点v所在层级的最小值min_level和最大值max_level；

步骤2：遍历从min_level到max_level-1之间的每一层级i，执行步骤3-步骤7；

步骤3：对层级i的每个点v，执行步骤4-步骤7；

步骤4：如果slice(v)=true，则执行步骤5-步骤7；

步骤5：遍历节点v的每一条输出边e；

步骤6：如果e的终点d满足slice(d)=true，则执行步骤7；

步骤7：按照到达时间公式计算节点的到达时间。

到达时间的计算公式为：

其中：Tarrival(i) 表示信号到达节点i的到达时间，/>代表 j属于i的任意一个扇入点,delay(j,i)表示从j到i的边的延时。

如图5所示为本申请实施例提供的要求时间分析流程示意图，具体过程为：

步骤1：遍历从max_level-1到min_level之间的每一层级i，执行步骤2-步骤6；

步骤2：对层级i的每个点v，执行步骤3-步骤6；

步骤3：如果slice(v)=true，则执行步骤4-步骤6；

步骤4：遍历节点v的每一条输出边e；

步骤5：如果e的终点d满足slice(d)=true，则执行步骤6；

步骤6：按照要求时间公式计算节点的要求时间。

要求时间的计算公式为：

其中：Trequired(i)表示信号到达节点i的要求时间，/>代表j属于i的任意一个扇出点,delay(i,j)表示从i到j的边的延时。

根据最大到达时间和最小要求时间计算连接路径时序裕度以及关键度。

如图6所示为本申请实施例提供的计算时序裕度和关键度的流程示意图，具体过程为：

步骤1:遍历网表中的每条线网，找到该线网起点对应在时序图上的节点v；

步骤2：如果满足slice(v)=true，则执行步骤2-步骤6；

步骤3：遍历该线网的每个终点，找到每个终点对应在时序图上的节点d；

步骤4：如果d满足slice(d)=true，则执行步骤5-步骤6；

步骤5：根据公式计算连接（v, d）的时序裕度；

步骤6：根据公式计算连接（v, d）的关键度。

时序裕度的计算公式为：

其中：slack(i,j)表示起点到终点连接(i,j)的时间裕度，Tarrival(i) 表示信号到达节点i的到达时间，Trequired(j)表示信号到达节点j的要求时间，delay(i,j)表示从i到j的边的延时。

关键度的计算公式为：

其中：Crit(i,j)则表示起点到终点连接(i,j)的关键度，MaxCrit表示最大关键度，η是参数值，D_max表示最长关键路径的延时。

综上，本发明在时序图上某些边的延时发生变化时，只分析时序图受影响子图的点和边，通过对时序图进行切片，裁剪出时序图上受影响的点和边所组成的子图，对时序图子图进行到达时间分析和要求时间分析，进而计算出新的时序裕度和关键度。而时序图上其他的点和边的到达时间、要求时间等还是重用之前完整时序分析的结果，既保证了时序分析的准确性，又不必像传统的处理方法通过全图前后两次遍历，执行全图的时序分析过程。只对时序图子图进行遍历分析，减少了时序分析的时间，从而快速地获取最新的时序分析结果，提高了工作效率，能够更好的应用于大规模电路。

本发明为了便于叙述清楚而采用的一些常用的英文名词或字母只是用于示例性指代而非限定性解释或特定用法，不应以其可能的中文翻译或具体字母来限定本发明的保护范围。

还需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

Claims (12)

1.一种增量时序分析方法,所述增量时序分析方法基于电路的时序图、电路网表和延时变化连接路径的集合进行分析，其特征在于，该方法包括：

步骤1：对所述时序图进行切片，创建时序图子图点集，确定每个所述延时变化连接路径的起点和终点在所述时序图上对应的起点节点v和终点节点d，将所述起点节点v和所述终点节点d放入所述时序图子图的点集内；将所述时序图中与所述起点节点v和终点节点d有连接关系的节点加入所述时序图子图的点集内；

步骤2：计算所述子图点集内各节点的最大到达时间和最小要求时间；

步骤3：根据所述最大到达时间和所述最小要求时间计算连接路径的时序裕度以及关键度。

2.根据权利要求1所述的一种增量时序分析方法,其特征在于，所述步骤1中所述时序图子图点集通过遍历所述时序图的方式得到。

3.根据权利要求2所述的一种增量时序分析方法,其特征在于，所述遍历时序图的方式包括：

在所述时序图上遍历与所述起点节点v和所述终点节点d有连接关系的节点，将遍历得到的节点放入所述时序图子图的点集内。

4.根据权利要求3所述的一种增量时序分析方法,其特征在于，所述时序图上遍历的方式包括：

从所述终点节点d向所述起点节点v方向逐层遍历，将每一层级所述终点节点d经过的每个节点加入到所述时序图子图的点集内；

从所述起点节点v向所述终点节点d方向逐层遍历，遍历每一层级每个节点对应的边，判断所述边的终点是否为所述子图的点集内的点；在判断结果为是的情况下，将每一层级经过的节点加入到所述时序图子图的点集内。

5.根据权利要求1所述的一种增量时序分析方法,其特征在于，所述步骤2还包括：根据每个所述延时变化连接路径，找出所述延时变化连接路径对应在所述时序图上的边，更新所述边的延时。

6.根据权利要求5所述的一种增量时序分析方法,其特征在于，所述步骤2中计算所述子图点集内各节点的最大到达时间包括：

对所述时序图子图由最小层级到最大层级的前一层级进行逐层遍历，遍历所述每一层级每个节点对应的边，判断所述边的终点是否为所述时序图子图的点集内的点；在判断结果为是的情况下，根据所述边的延时，计算所述时序图子图的点集内各节点的最大到达时间。

7.根据权利要求6所述的一种增量时序分析方法,其特征在于，所述最大到达时间的计算公式如下：

其中：Tarrival(i)表示信号到达节点i的到达时间，/>代表j属于i的任意一个扇入点,delay(j,i)表示从j到i的边的延时。

8.根据权利要求5所述的一种增量时序分析方法,其特征在于，所述步骤2中计算所述子图的点集内各节点的最小要求时间包括：

对所述时序图子图由最大层级的前一级到最小层级进行逐层遍历，遍历所述每一层级每个节点对应的边，判断所述边的终点是否为所述时序图子图的点集内的点；在判断结果为是的情况下，根据所述边的延时，计算所述时序图子图的点集内各节点的最小要求时间。

9.根据权利要求8所述的一种增量时序分析方法,其特征在于，所述最小要求时间的计算公式如下：

其中：Trequired(i)表示信号到达节点i的要求时间，/>代表j属于i的任意一个扇出点,delay(i,j)表示从i到j的边的延时。

10.根据权利要求1所述的一种增量时序分析方法,其特征在于，所述步骤3还包括：

遍历电路网表中的每条线网，找到每条所述线网的起点对应在所述时序图上的起点节点，判断所述起点节点是否在所述子图的点集内；在判断结果为是的情况下，遍历每条所述线网的终点，找到每条所述线网的终点对应在时序图上的终点节点，判断所述终点节点是否在所述子图的点集内；在判断结果为是的情况下，依据公式计算每条由线网对应的所述终点节点与所述起点节点形成的连接路径的时序裕度以及关键度。

11.根据权利要求1所述的一种增量时序分析方法,其特征在于，所述时序裕度的计算公式如下：

其中：slack(i,j)表示起点到终点连接(i,j)的时间裕度，Tarrival(i) 表示信号到达节点i的到达时间，Trequired(j)表示信号到达节点j的要求时间，delay(i,j)表示从i到j的边的延时。

12.根据权利要求1所述的一种增量时序分析方法,其特征在于，所述关键度的计算公式如下：

其中：Crit(i,j)则表示起点到终点连接(i,j)的关键度，MaxCrit表示最大关键度，η是参数值，D_max表示最长关键路径的延时。