JP2576355B2 - 遅延最適化方法 - Google Patents

遅延最適化方法

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JP2576355B2
JP2576355B2 JP5101634A JP10163493A JP2576355B2 JP 2576355 B2 JP2576355 B2 JP 2576355B2 JP 5101634 A JP5101634 A JP 5101634A JP 10163493 A JP10163493 A JP 10163493A JP 2576355 B2 JP2576355 B2 JP 2576355B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は遅延最適化方法に関し、
特にCADによるディジタル論理回路の設計における論
理合成システムに用いられる遅延最適化方法に関する。
【0002】
【従来の技術】CADによるディジタル論理回路の設計
における論理合成を行なう場合、与えられた論理機能を
実現するために、その論理回路における信号の伝播遅延
時間を最小化するよう遅延最適化が重要である。
【0003】従来、この遅延最適化を行なうための手法
あるいはルールである遅延最適化方法は、例えば特開平
2−41572号公報に記載されているように、適用対
象の回路全体に対して一括して複数の遅延最適化手法を
順次適用するか、または上記手法とは無関係に適用対象
の部分回路あるいはブロックを選択し最大遅延を最小と
するように最適化する遅延最適化手法を用いていた。
【0004】従来のこの種の遅延最適化方法の一例を示
す図3を参照すると、この遅延最適化方法は、ハードウ
ェア記述言語あるいは機能ブロック図で記述した同期式
論理回路の回路仕様の入力である回路仕様21と、各種
機能ブロックの回路構成のための論理合成ルールを格納
した合成ルールベース22と、回路仕様21を入力とし
て合成ルールベース22からの上記論理合成ルールにし
たがい論理回路を合成する論理回路合成部23と、論理
回路合成出力対象のネットリスト24と、適用した合成
ルールのリストおよび適用対象ブロックの切口情報から
成る合成ルールリスト25と、ネットリスト24の遅延
解析を行なう遅延解析部26と、最大遅延エラーがある
場合に出力されるエラーパスリスト27と、合成ルール
リスト25とエラーパスリスト27とからクリチカルブ
ロック29を抽出するクリティカルブロック抽出部28
と、クリティカルブロック29とを備える。
【0005】クリティカルブロック抽出部28の細部を
示す図4を参照すると、このクリチカルブロック抽出部
28は、合成ルールリスト25とエラーパスリスト27
とからエラーパスに対応する機能ブロックのパスを求め
るブロックパス抽出部31と、機能ブロックのうちの最
も多くの段数をもつ機能ブロックを探索する最大段数ブ
ロックサーチ部32とを備える。
【0006】動作について説明すると、論理回路合成部
23は回路仕様21を入力として合成ルールベース22
からの論理合成ルールにしたがいネットリスト24を生
成する。同時に、このネットリスト生成時の合成ルール
リスト25を出力する。遅延解析部26はネットリスト
24を解析し、制約条件違反となる最大遅延エラーがあ
る場合にエラーパスリスト27を生成する。このエラー
パスリスト27が生成された場合、クリティカルブロッ
ク抽出部28は、合成ルールリスト25を用いてエラー
パス上のクリチカルな機能ブロック29を抽出する。す
なわち、ブロックパス抽出部31は、合成ルールリスト
25とエラーパスリスト27とからエラーパスに対応す
る機能ブロックのパスを求め、それらの機能ブロックの
うちの最も多くの段数をもつ機能ブロックを最適化対象
のクリチカルブロック29と決定する。論理回路合成部
23はこのクリチカルブロック29に対し異なるルール
を適用してその機能ブロックを再度合成する。これらの
処理を反復することにより遅延を最適化する。
【0007】回路全体を一括して最適化するルールの一
例として遅延優先マッピングとバッファリングとの2つ
を適用する最適化対象の回路の一例を示す図5および図
6を参照すると、この最適化対象回路は、複数の縦続接
続されたブロックa〜dおよびブロックbの複数のファ
ンアウト対象となるブロックcの並列回路c1,c2お
よびブロックcの複数のファンアウト対象となるブロッ
クdの並列回路d1,d2を含む。ここで、ブロックa
からブロックdへのパスがエラーパスであると仮定す
る。このエラーパスの遅延は各々のブロックa〜dの固
有遅延の和とブロックab間,bc間,cd間の各々の
配線の遅延の和とから成る。
【0008】ここで、遅延優先マッピングとは、テクノ
ロジライブラリ中のより高速な回路素子を用いてブロッ
クを再構成することにより、クリティカルブロックの固
有遅延を改善する手法である。図6を参照すると、図3
におけるクリティカルブロック抽出部28により最多段
数のブロックとして抽出されたクリティカルブロック2
9であるブロックaをより高速な回路素子を用いたブロ
ックaHに再構成する。
【0009】また、バッファリングとはファンアウトを
複数持つブロックの出力部にバッファ回路を挿入しエラ
ーパス上の配線遅延を低減することにより遅延を改善す
る手法である。図6を参照すると、ブロックbの出力部
のエラーパスとなるブロックbc間の配線以外のファン
アウト部にバッファ回路B1を挿入することにより、こ
のブロックbc間の配線容量を低減しこれによる遅延を
改善する。
【0010】今、ブロックa〜d間のエラーパスが遅延
の改善対象である場合には、遅延優先マッピングはブロ
ックa〜dの各々に、また、バッフアリングはブロック
b,cの各々にそれぞれ適用可能である。しかし、それ
ぞれの遅延改善度とそのために必要とする面積増大等の
コスト増加要因の大きさは各々異なる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の遅延最
適化方法は、遅延改善度に対する面積増大等のコスト増
加要因の大きさとは無関係に、回路全体に対して一括し
て複数の最適化手法を順次適用するか、あるいは上記手
法と無関係に最大段数等により遅延の最適化適用対象回
路を選択していたので、上記コスト増加要因を考慮する
と必ずしも最適化設計されたとはいえずコストを不必要
に増大させるという欠点があった。
【0012】本発明の遅延最適化方法は、ハードウェア
記述書または機能ブロック図で与えられたディジタル論
理回路の論理機能仕様を入力とし合成ルールにしたがっ
てこの論理回路を合成する論理合成システムの一機能で
あり前記論理機能仕様の実現のため前記論理回路の伝
播遅延時間を最小化するとともにコスト増加要因を含む
予め定めた複数の評価項目から算出される評価値を最大
とするよう遅延最適化処理を行う遅延最適化方法におい
て、前記遅延最適化処理の単位回路であるブロック毎に
入力信号の到着時刻と出力信号の要求出力時刻とタイミ
ング動作制御用のクロック波形とに基ずく遅延時間の制
約条件を設定する制約条件設定ステップと、前記遅延
適化処理対象の前記論理回路を複数の前記ブロックに分
割する回路分割ステップと、前記ブロック毎に遅延解析
を実行する遅延解析ステップと、前記遅延解析の結果が
前記制約条件を満足したか否かを判定する終了条件判定
ステップと、前記制約条件が未達成でありかつ遅延改善
の可能性がある場合に遅延改善度および前記評価値を最
大とするよう複数の最適化ルールの中から各々の前記ブ
ロックにそれぞれ適用する適用ルールを選択する適用ル
ール選択ステップと、予め定めた前記各適用ルールに
たがった最適化処理をそれぞれ実行する複数のルール実
ステップとを含むことを特徴とするものである。
【0013】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
【0014】本発明の遅延最適化方法の一実施例をフロ
ーチャートで示す図1を参照すると、この実施例の遅延
最適化方法は、入力信号到着時刻と出力信号要求時刻と
クロック波形による遅延時間の制約条件を設定する制約
条件設定ステップ(以下部と呼ぶ)1と、対象回路を最
適化処理単位のブロックに分割する回路分割部2と、上
記制約条件で上記ブロックの遅延解析を行う遅延解析部
3と、上記遅延解析結果に基ずき処理を終了するか否か
を判定する終了条件判定部4と、対象ブロックに対して
複数の適用候補のルールのうちのいずれを適用するかの
選択をする適用ルール選択部5と、各々複数の適用ルー
ルA〜Nに対応してそれぞれ実行する複数のルール実行
部6A〜6Nとを含む
【0015】適用ルール選択部5の内容をフローチャー
で示す図2を参照すると、この適用ルール選択部5は
適用ルールA〜Nに対応して各々を適用した場合の遅延
改善度とコスト要因をそれぞれ評価するルール評価部5
1A〜51Nと、ルール評価部51A〜51Nの評価結
果に基ずき適用ルールを選択する選択部52とを含む
【0016】次に、本実施例の動作について説明する。
ここで、ルールAを上述の遅延優先マッピングとし、ル
ールNをバッファリングとする。
【0017】まず、制約条件設定部1は入力端子に供給
される入力信号の到着時刻と、出力端子に供給する出力
信号の要求時刻と、クロック波形とに基ずき遅延時間に
対する制約条件を設定し、この制約条件を内部データ構
造に変換して格納する。次に、回路分割部2は対象回路
を最適化処理の実行のための単位回路に分割する。この
分割法の一例としては、複数のファンアウトを持つ素子
を根とする木の単位に分割する手法(ルール)が挙げら
る。次に、遅延解析部3は上記制約条件のもとに遅延解
析を実行する。終了判定部4は上記遅延解析の結果をも
とに、最適化処理を終了するかどうかを判定する。すな
わち、上記制約条件を満足しておれば上記最適化処理を
終了する。
【0018】上記制約条件が未達成であり、かつ遅延改
善の可能性がある場合には、次の適用ルール選択部5の
実行に移行する。適用ルール選択部5は、対象ブロック
に対して複数の適用候補のルールA〜Nのうちのいずれ
を適用するかの選択をする。まず、ルール評価部51A
〜51Nの各々は適用ルールA〜Nに対応しそれぞれ適
用した場合の遅延改善度とチップ占有面積等のコスト要
因をそれぞれ評価する。
【0019】ルールAの遅延優先マッピングの場合、上
記評価においては対象ブロック内の素子数x,最大段数
y等が評価パラメータとなる。ルール評価部51Aに
は、上記評価パラメータである素子数x,最大段数yを
もとに予め定めた以下の評価式(1),(2)で、遅延
改善度Gとコスト要因Cを計算する。
【0020】
【0021】ここで、k1 ,k2 ,k3 ,k4 はテクノ
ロジライブラリに依存する係数であり、iはi番目のブ
ロックを示す添字である。
【0022】ルールNのバッファリングの場合、上記評
価においては対象ブロック出力部のファンアウト数z等
が評価パラメータとなる。ルール評価部51Nには、上
記評価パラメータであるファンアウト数zをもとに予め
定めた以下の評価式(3),(4)で、遅延改善度Gと
コスト要因Cを計算する。
【0023】
【0024】ここで、k5 ,k6 はテクノロジライブラ
リに依存する係数である。
【0025】選択部52は各々ルール評価部51A,5
1Nで算出したそれぞれの遅延改善度Gとコスト要因C
に対して以下の評価式(5)における評価値Eが最大と
なる対象ブロックおよびこのブロックに適用する適用ル
ールを選択する。
【0026】
【0027】ここで、k7 ,k8 は合成戦略により決ま
る係数であり、例えばコストを重視する場合にはk8
値を大きく設定する。このようにして、例えば、上述の
従来例で用いた図5,図6において、ルールAに対して
ブロックaを、ルールNに対してブロックcをそれぞれ
選択する。次に、選択された各々のブロックa,cはそ
れぞれ対応するルール実行部6A,6Nでそれぞれの最
適化ルールA,Nにより処理される。最適化処理された
ブロックa,cは、再度遅延解析処理部3に供給され以
降の処理を反復する。
【0028】また、遅延最適化ルールは回路分割法と依
存関係があるので、選択部で選択されたブロックを遅延
解析処理部に供給する代りに回路分割部に供給して以降
の処理を反復することも本発明の主旨を逸脱しない限り
適用できることは勿論である。
【0029】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の遅延最適
化方法は、遅延改善度およびコスト要因を含む複数の評
価項目から算出される評価値を最大とするよう適用対象
ブロックと適用ルールを選択する適用ルール選択ステッ
含むことにより、チップ面積増加等のコスト要因を
不必要に増大することなく遅延最適化を実行できるとい
う効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の遅延最適化方法の一実施例を示すフロ
ーチャートである。
【図2】図1の適用ルール選択部の構成を示すフローチ
ャートである。
【図3】従来の遅延最適化方法の一例を示すブロック図
である。
【図4】図3のクリティカルブロック抽出部の構成を示
すブロック図である。
【図5】最適化対象回路のエラーパスの一例を示す図で
ある。
【図6】図5の最適化対象ブロックに対する遅延最適化
の一例を示す図である。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ハードウェア記述書または機能ブロック
    図で与えられたディジタル論理回路の論理機能仕様を入
    力とし合成ルールにしたがってこの論理回路を合成する
    論理合成システムの一機能であり前記論理機能仕様の実
    現のため前記論理回路の伝播遅延時間を最小化する
    ともにコスト増加要因を含む予め定めた複数の評価項目
    から算出される評価値を最大とするよう遅延最適化処理
    を行う遅延最適化方法において、前記遅延最適化処理の単位回路であるブロック毎に 入力
    信号の到着時刻と出力信号の要求出力時刻とタイミング
    動作制御用のクロック波形とに基ずく遅延時間の制約条
    件を設定する制約条件設定ステップと、前記遅延 最適化処理対象の前記論理回路を複数の前記
    ロックに分割する回路分割ステップと、 前記ブロック毎に遅延解析を実行する遅延解析ステップ
    と、 前記遅延解析の結果が前記制約条件を満足したか否かを
    判定する終了条件判定ステップと、前記制約条件が未達成でありかつ遅延改善の可能性があ
    る場合に 遅延改善度および前記評価値を最大とするよう
    複数の最適化ルールの中から各々の前記ブロックにそれ
    ぞれ適用する適用ルールを選択する適用ルール選択ステ
    ップと、前記各 適用ルールにしたがった最適化処理をそれぞれ実
    行する複数のルール実行ステップとを含むことを特徴と
    する遅延最適化方法。
  2. 【請求項2】 前記適用ルール選択ステップが、前記複
    数の適用ルールの各々に対応してそれぞれを適用した場
    合の前記遅延改善度および前記コスト要因をそれぞれ評
    価する前記複数と同一数のルール評価ステップと、 前記同一数のルール評価部の評価結果に基き前記適用
    ルールを選択する選択ステップとを含むことを特徴とす
    る請求項1記載の遅延最適化方法。
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