JPH10186001A - Method and device for calculating electric power consumption of electronic circuit - Google Patents

Method and device for calculating electric power consumption of electronic circuit

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JPH10186001A
JPH10186001A JP8349494A JP34949496A JPH10186001A JP H10186001 A JPH10186001 A JP H10186001A JP 8349494 A JP8349494 A JP 8349494A JP 34949496 A JP34949496 A JP 34949496A JP H10186001 A JPH10186001 A JP H10186001A
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power consumption
logic element
electronic circuit
state transition
calculating
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Koki Tokuyama
弘毅 徳山
Yoshiaki Kinoshita
佳明 木下
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To calculate the electric power consumption value close to actual operation in an electronic circuit such as LSI. SOLUTION: With respect to all logical elements usable in an intended LSI, all possible states, considering the operation within the logic elements, are determined on the basis of the combination of signal values of input and output signals, and power consumption in the respective state transitions is preliminarily calculated by circuit simulation, and stored in a design data base DB 710. The power consumption in non-operation and the electric power consumption such as change of output signal are similarly calculated by circuit simulation, and stored in the design DB 710. A power consumption calculating part 721 calculates the electric power consumption of all the logic elements of the intended LSI to all state transitions causing power consumption. A load capacity calculating part 722 calculates the load capacity of the logic elements, and reflects it to the calculation of electric power consumption such as output change.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、電子回路の消費電
力計算方法および装置にかかわり、CMOSLSIやそ
の他の半導体集積回路等を設計する場合などにおいて、
実動作時に近い消費電力見積りや消費電力計算を行う技
術に関する。
The present invention relates to a method and an apparatus for calculating power consumption of an electronic circuit, and is used for designing a CMOS LSI or other semiconductor integrated circuits.
The present invention relates to a technique for performing power consumption estimation and power consumption calculation close to the time of actual operation.

【0002】[0002]

【従来の技術】物理現象的には、例えばCMOSLSI
の平均消費電力は、回路の状態遷移に依らず定常的に流
れている貫通電流による消費電力と、信号の電位の切り
替わった直後に過渡的に発生するMOS容量の充放電に
よる電流による消費電力の総和を時間平均して算出する
ことができる。この為、従来は設計データに基づいて半
導体集積回路を設計する場合、回路シミュレーションに
よって各回路毎の貫通電流による消費電力と回路の出力
信号が1回切替わった時に回路そのものの消費電力と、
単位容量を負荷として仮定した際に負荷を駆動する為に
生ずる消費電力を算出しておき、この値に基づいて消費
電力を計算するという手法が採られてきた。
2. Description of the Related Art Physically, for example, a CMOS LSI
The average power consumption is the power consumption due to the through current that flows steadily irrespective of the state transition of the circuit, and the power consumption due to the current due to the charging and discharging of the MOS capacitor that occurs transiently immediately after the switching of the signal potential. The sum can be calculated by time averaging. Therefore, conventionally, when a semiconductor integrated circuit is designed based on design data, the power consumption due to the through current of each circuit and the power consumption of the circuit itself when the output signal of the circuit is switched once by circuit simulation,
A method has been adopted in which the power consumption generated for driving the load when a unit capacity is assumed as a load is calculated, and the power consumption is calculated based on this value.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術におい
ては、回路の状態遷移回数は回路の出力信号の切替わり
回数と同値であるとしている。インバータ、NAND、
NOR等の基本的な回路単体においては、出力信号の切
替わり回数が回路の動作回数と一致するため、出力信号
の切替わり回数を用いることによって消費電力を算出す
ることが可能である。ところが、インバータ、NAN
D、NOR等を組み合わせて作られた複合セルにおいて
は、入力信号の切替わりによって1段目の回路が動作す
るが、出力信号は変化しない場合があり、出力信号の切
替わり回数が必ずしも回路の切り替わり回数を反映して
いない。また、フリップフロップにおいては、データ信
号とクロック信号はイベントとしては独立であり、デー
タ信号が切替わらなくてもクロック信号が切替わると、
クロックイネーブル等のクロック信号に依存して動作す
る回路は動作しているため、データ系の出力信号の切替
わり回数のみでは、回路の動作回数を反映していないと
いう問題があり、消費電力を精度よく計算することが不
可能である。
In the above prior art, the number of state transitions of the circuit is the same as the number of times of switching of the output signal of the circuit. Inverter, NAND,
In a basic circuit such as a NOR circuit, the number of times of switching of the output signal matches the number of times of operation of the circuit. Therefore, power consumption can be calculated by using the number of times of switching of the output signal. However, inverter, NAN
In a composite cell made by combining D, NOR, and the like, the first-stage circuit operates by switching of the input signal, but the output signal may not change. Does not reflect the number of switching. In a flip-flop, the data signal and the clock signal are independent as events, and if the clock signal is switched without switching the data signal,
Since the circuit that operates depending on the clock signal such as the clock enable is operating, there is a problem that the number of switching of the output signal of the data system alone does not reflect the number of operation of the circuit. It is impossible to calculate well.

【0004】本発明の目的は、半導体集積回路等の電子
回路において、出力信号の切替わり回数のみからは回路
の動作回数が勘定不可能な場合に対しても精度よく消費
電力の計算を可能とし、より実動作時の消費電力値に近
い値が得られる消費電力計算方法および装置を提供する
ことにある。
An object of the present invention is to enable accurate calculation of power consumption in an electronic circuit such as a semiconductor integrated circuit even when the number of times of operation of the circuit cannot be counted from only the number of times of switching of output signals. It is another object of the present invention to provide a power consumption calculation method and apparatus capable of obtaining a value closer to the power consumption value during actual operation.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】電子回路を構成する各論
理素子(セル)の機能は入力信号の信号値の組合わせに
対する出力信号値で定義されており、論理素子の動作の
状態は入力信号と出力信号の信号値の組合わせによって
全て規定可能である。そこで、本発明では、電子回路を
構成する論理素子の種類毎に、該論理素子の、入力信号
と出力信号の組み合わせによって定義される状態の内、
状態が遷移することによって消費電力が生ずる全ての状
態遷移に対して、回路シミュレーションによって、状態
遷移が1回起こる毎に生ずる消費電力Encを求め、ライ
ブラリとして定義しておく。同様に、回路シミュレーシ
ョンによって、該論理素子に対して入出力信号に関係な
く貫通電流により生ずる消費電力Er、出力信号が切替
わる際に負荷の大きさに無関係に生ずる消費電力Eon、
及び出子端子に対して単位容量として仮定した際に生ず
る消費電力ΔEnを求め、ライブラリとして定義してお
く。一方、統計などにより各論理素子毎に、各状態遷移
に対する遷移確率γ及び出力ネットの切り替わる遷移確
率γoを予め、同様にライブラリとして定義しておく。
The function of each logic element (cell) constituting an electronic circuit is defined by an output signal value corresponding to a combination of signal values of an input signal, and an operation state of the logic element is determined by an input signal. All can be specified by a combination of the signal value of the output signal. Therefore, according to the present invention, for each type of logic element constituting the electronic circuit, among the states defined by the combination of the input signal and the output signal of the logic element,
With respect to all state transitions that cause power consumption due to state transitions, the power consumption Enc that occurs every time a state transition occurs is obtained by circuit simulation and defined as a library. Similarly, the circuit simulation shows that the power consumption Er caused by the through current with respect to the logic element regardless of the input / output signal, the power consumption Eon generated regardless of the size of the load when the output signal is switched,
And the power consumption ΔEn generated when the output terminal is assumed to be a unit capacitance, is defined as a library. On the other hand, the transition probability γ for each state transition and the transition probability γo at which the output net is switched are defined in advance as a library for each logic element by statistics or the like.

【0006】上記Er,Enc,Eon,ΔEn,γ,γoか
ら対象電子回路の消費電力を、
From the above Er, Enc, Eon, ΔEn, γ, γo, the power consumption of the target electronic circuit is

【0007】[0007]

【数3】 (Equation 3)

【0008】により計算する。ここで、電子回路の動作
周波数をfとすると、Nc=γ・f,Nn=γo・fで求
める。
[0008] Here, assuming that the operating frequency of the electronic circuit is f, Nc = γ · f and Nn = γo · f.

【0009】なお、各論理素子の負荷容量CLは、電子
回路の設計データに基づいて
The load capacitance CL of each logic element is determined based on the design data of the electronic circuit.

【0010】[0010]

【数4】 (Equation 4)

【0011】により算出される。ここで、Cwは論理素
子の出力端子につながる配線部分の総容量、ΣCinは該
配線につながる後段論理素子の総入力容量を意味する。
Is calculated by Here, Cw means the total capacitance of the wiring portion connected to the output terminal of the logic element, and ΔCin means the total input capacitance of the subsequent logic element connected to the wiring.

【0012】また、本発明では、フリップフロップに対
する消費電力計算の精度を上げるため、フリップフロッ
プの論理素子に対しては、上記Er,Enc,Eon,ΔE
n,γ,γoなどをデータ信号系とクロック信号系とでは
別々にライブラリに定義する。そして、フリップフロッ
プの消費電力に関しては、データ信号系とクロック信号
系とのイベントを別々に扱って計算する。
In the present invention, in order to increase the accuracy of the power consumption calculation for the flip-flop, Er, Enc, Eon, ΔE
n, γ, γo, etc. are separately defined in the library for the data signal system and the clock signal system. The power consumption of the flip-flop is calculated by separately treating the events of the data signal system and the event of the clock signal system.

【0013】本発明においては、LSI等の電子回路を
構成する各論理素子について、動作の状態遷移を入力信
号と出力信号の組み合わせに基づいて定義しているた
め、複合ゲートなどで起こる、出力信号が切替わらず、
入力信号のみが切替わる際に生ずる消費電力も加算する
ことが可能となる。また、フリップフロップに関して
は、クロック系信号とデータ信号系の状態遷移を別々に
扱い、クロック信号系の状態遷移とデータ信号系の状態
遷移の消費電力を別々に算出して加算するため、データ
信号が切り替わらない場合でも、クロック信号が切り替
わることによって生ずる消費電力を漏れなく加算するこ
とが可能となる。
In the present invention, the transition of the operation state of each logic element constituting an electronic circuit such as an LSI is defined based on a combination of an input signal and an output signal. Does not switch,
Power consumption generated when only the input signal is switched can also be added. For flip-flops, the clock signal and data signal state transitions are treated separately, and the power consumption of the clock signal state transition and the data signal state transition are separately calculated and added. Is not switched, the power consumption caused by the switching of the clock signal can be added without omission.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態として
の一実施例について図面を用いて具体的に説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings.

【0015】まず、図1にいて、101〜104で示す
4つの状態を持つ論理素子(セル)を例に、一つの論理
素子に対する消費電力の計算について説明する。図1の
論理素子に於ける状態遷移は105〜120で示す16
通りある。この内、117〜120で示す4通りの状態
遷移に関しては、状態遷移しても回路の状態は変化しな
いため、状態遷移に伴う消費電力の発生はない。これに
対し、105〜116で示す12通りの状態遷移は回路
の状態の変化を伴うため、消費電力が発生する。そこ
で、105〜116の12通りの状態遷移に対して、あ
らかじめ回路シミュレーションによって、それぞれ状態
遷移が1回起こる毎に発生する消費電力Encを求めてお
く。なお、回路シミュレーションに関しては、例えば江
刺正喜著「半導体集積回路設計の基礎)(培風館)16
4〜185頁に詳述されている。また、該論理素子に
は、無動作時の貫通電流による消費電力、出力信号が切
り替わる際に負荷の大きさに無関係に生ずる消費電力、
及び出力信号の電位の切り替った直後に過渡的に発生す
るMOS容量等の充放電による消費電力が存在する。そ
こで、同様に回路シミュレーシヨンによって、論理素子
の状態遷移に依らず定常的に流れている貫通電流による
消費電力Er、出力信号の状態遷移が1回起こる毎に生
ずる消費電力Eon、出力端子に単位容量を負荷として仮
定した時の1動作当りの消費電力ΔEnを求めておく。
更に、例えば統計的に、該論理素子の105〜116の
12通りの状態遷移が発生する遷移確率γ及び出力信号
の遷移確率γoを求める。
First, the calculation of power consumption for one logic element will be described with reference to FIG. 1 using logic elements (cells) having four states 101 to 104 as an example. The state transition in the logic element of FIG.
There is a street. Among these, regarding the four state transitions indicated by 117 to 120, the state of the circuit does not change even if the state transition occurs, so that there is no power consumption accompanying the state transition. On the other hand, the 12 state transitions denoted by reference numerals 105 to 116 involve a change in the state of the circuit, so that power consumption occurs. Therefore, for 12 state transitions of 105 to 116, the power consumption Enc generated each time one state transition occurs is obtained in advance by circuit simulation. Regarding circuit simulation, for example, Masayoshi Esashi, “Basics of Semiconductor Integrated Circuit Design” (Baifukan) 16
This is described in detail on pages 4-185. In addition, the logic element has power consumption due to a through current during non-operation, power consumption that occurs regardless of the size of a load when an output signal is switched,
In addition, there is power consumption due to charging and discharging of a MOS capacitor or the like which occurs transiently immediately after the switching of the potential of the output signal. Therefore, similarly, by circuit simulation, the power consumption Er due to the through current flowing constantly irrespective of the state transition of the logic element, the power consumption Eon generated every time the state transition of the output signal occurs once, and the unit of output terminal The power consumption ΔEn per operation when a capacity is assumed as a load is obtained in advance.
Further, for example, statistically, a transition probability γ at which 12 kinds of state transitions of 105 to 116 of the logic element occur and a transition probability γo of the output signal are obtained.

【0016】一方、図1の論理素子について図2に示す
ようなテーブルを用意して、上記Er,Enc,Eon,Δ
En,γ,γoをライブラリとして定義しておく。図2に
おいて、Er,Eon,ΔEn及びγoは各状態遷移につい
て同一の値をとるが、Encとγは状態遷移毎に異なった
値をとる。
On the other hand, a table as shown in FIG. 2 is prepared for the logic element of FIG. 1, and the above-mentioned Er, Enc, Eon, Δ
En, γ, and γo are defined as libraries. In FIG. 2, Er, Eon, ΔEn, and γo have the same value for each state transition, but Enc and γ have different values for each state transition.

【0017】図1の論理素子に対する消費電力Pdは、
式(1)でN=1として、
The power consumption Pd for the logic element of FIG.
In equation (1), assuming N = 1,

【0018】[0018]

【数5】 (Equation 5)

【0019】によって算出される。ここで、Nc=γ×
f、Nn=γo×fである(fは回路の動作周波数)。ま
た、CLはLSI等の設計データより式(2)を用いて
算出される。なお、これについては後述する。
Is calculated by Here, Nc = γ ×
f, Nn = γo × f (f is the operating frequency of the circuit). Further, CL is calculated from design data such as an LSI using Expression (2). This will be described later.

【0020】次に、図3に示す論理素子を例に、入出力
信号の組み合わせで定義される状態について説明する。
図3に示す論理素子300は、301〜304に示す4
つの入力信号IN1,IN2,IN3,IN4と305
で示す1つの出力信号OUTを持っている。回路的に
は、306〜308で示す3つの基本回路により構成さ
れている。306の出力信号の信号値をA、307の出
力信号の信号値をBとする。図4に、IN1,IN2,
IN3,IN4の取り得る信号値の組合わせとA,B,
OUTの信号値を真理値表として示す。
Next, a state defined by a combination of input / output signals will be described using the logic element shown in FIG. 3 as an example.
The logic element 300 shown in FIG.
Input signals IN1, IN2, IN3, IN4 and 305
Has one output signal OUT. The circuit is composed of three basic circuits 306 to 308. The signal value of the output signal of 306 is A, and the signal value of the output signal of 307 is B. FIG. 4 shows IN1, IN2,
The combination of signal values that can be taken by IN3 and IN4 and A, B,
The signal value of OUT is shown as a truth table.

【0021】図3の論理素子300の状態は306,3
07,308の3回路の状態の組み合わせ、すなわち、
A,B,OUTの信号値の組み合わせで決まる。この例
では、図5に示す4つの状態がある。入出力信号IN
1,IN2,IN3,IN4,OUTの信号値と4つの
状態の対応関係は、図6に示す通りである。ここで、状
態1〜3の間の状態遷移では、該論理素子300の出力
値OUTは“0”のままであるか、回路306〜307
の出力値A,Bは変化するため、消費電力が発生する。
本発明を適用した場合、状態1〜3の間の全ての状態遷
移に伴う消費電力をもれなく算出することができる。
The state of the logic element 300 in FIG.
07, 308, ie, a combination of three circuit states,
It is determined by the combination of the signal values of A, B, and OUT. In this example, there are four states shown in FIG. I / O signal IN
The correspondence between the signal values of 1, IN2, IN3, IN4, and OUT and the four states is as shown in FIG. Here, in the state transition between the states 1 to 3, the output value OUT of the logic element 300 remains “0” or the circuits 306 to 307
Output values A and B change, so that power consumption occurs.
When the present invention is applied, the power consumption associated with all the state transitions between the states 1 to 3 can be calculated without exception.

【0022】図7は、本発明の消費電力計算方法を実現
するシステム構成の概略ブロック図を示す。設計データ
ベース710は、LSI等の電子回路の本来の設計デー
タに加えて、あらかじめ回路シミュレーションによって
求めておいた論理素子のEr,Enc,Eon,ΔEn,γ,
γo、さらにはCwo,Cinなど(以下、これらを総称し
てライブラリデータという)を保持している。消費電力
処理装置(CPU)720は消費電力計算部721と負
荷容量計算部722からなり、消費電力計算部721で
は先の式(1)に基づいて設計対象電子回路の消費電力
Pdを計算し、負該容量計算部722では先の式(2)
に基づいて設計対象電子回路を構成する各論理素子の負
荷容量CLを計算する。メモリ装置730は設計データ
ベース710から読み込んだ設計データやライブラリデ
ータ、さらには消費電力計算部721や負荷容量計算部
722での計算の途中結果などを格納する。
FIG. 7 is a schematic block diagram of a system configuration for realizing the power consumption calculation method of the present invention. The design database 710 includes, in addition to the original design data of an electronic circuit such as an LSI, the logic elements Er, Enc, Eon, ΔEn, γ,
γo, Cwo, Cin, etc. (hereinafter, these are collectively referred to as library data). The power consumption processing device (CPU) 720 includes a power consumption calculation unit 721 and a load capacity calculation unit 722. The power consumption calculation unit 721 calculates the power consumption Pd of the electronic circuit to be designed based on the above equation (1). In the negative capacity calculator 722, the above equation (2) is used.
Is calculated based on the load capacitance CL of each logic element constituting the electronic circuit to be designed. The memory device 730 stores design data and library data read from the design database 710, and intermediate results of calculations in the power consumption calculation unit 721 and the load capacity calculation unit 722.

【0023】図8乃至図10に設計データベース710
の内容の詳細構成を示す。図8はLSI等の電子回路の
本来の設計データであり、一般に(A)で示す設計対象
電子回路の論理図情報と(B)で示す配線情報からな
る。図9は、ライブラリデータの論理素子に関係するE
r,Enc,Eon,ΔEn,γ,γo,Cinを保持するテー
ブル群であり、電子回路を構成する論理素子の種類(タ
イプ)毎に該テーブルを持つ。ここでは、これらのテー
ブルをライブラリデータテーブルと呼ぶことにする。な
お、遷移確率γ,γoは、当該論理素子のタイプに含ま
れる各論理素子毎に保持し、各々を素子名で識別できる
ようにする。図10はライブラリデータのCwoであ
り、これは配線層毎に持つ。
FIGS. 8 to 10 show the design database 710.
2 shows a detailed configuration of the content. FIG. 8 shows original design data of an electronic circuit such as an LSI, which generally includes logical diagram information of an electronic circuit to be designed shown in (A) and wiring information shown in (B). FIG. 9 shows E related to the logic element of the library data.
This is a table group that holds r, Enc, Eon, ΔEn, γ, γo, and Cin, and has the table for each type (logical type) of a logic element constituting an electronic circuit. Here, these tables will be referred to as library data tables. Note that the transition probabilities γ and γo are held for each logic element included in the type of the logic element, and each can be identified by the element name. FIG. 10 shows Cwo of library data, which is provided for each wiring layer.

【0024】次に、図11を用いて本発明による消費電
力計算方法の一実施例の手順を説明する。図11におい
て、ステップのみが負荷容量計算部722の処理で、そ
れ以上のステップは消費電力計算部721での処理であ
る。
Next, the procedure of an embodiment of a power consumption calculating method according to the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 11, only the steps are the processing of the load capacity calculation unit 722, and the further steps are the processing of the power consumption calculation unit 721.

【0025】まず、消費電力計算部721や負荷容量計
算の準備として、設計データベース710から対象電子
回路の設計データ、動作周波数f、及びライブラリーデ
ータをメモリ装置730へ読み込む(ステップ110
1)。そして、該電子回路の消費電力Pd0をクリアし
ておく(ステップ1102)。
First, as preparation for the power consumption calculator 721 and load capacity calculation, the design data, operating frequency f, and library data of the target electronic circuit are read from the design database 710 into the memory device 730 (step 110).
1). Then, the power consumption Pd0 of the electronic circuit is cleared (step 1102).

【0026】次に、設計データの論理図情報に基づいて
1番目の論理素子(i=1)を選択するとともに(ステ
ップ1103)、当該論理素子のタイプに対応したライ
ブラリデータテーブルを選択する(ステップ110
4)。ここで、論理素子の入出力信号の組み合わせで定
義される状態遷移に伴う消費電力をP0、出力信号の状
態遷移に伴う消費電力をP1とする。即ち、P0=Σ(E
nc×Nc),P1=(Eon+ΔEn×CL)×Nnである。
初期設定として、該P0,P1はクリアしておく(ステッ
プ1105)。
Next, the first logic element (i = 1) is selected based on the logic diagram information of the design data (step 1103), and a library data table corresponding to the type of the logic element is selected (step 1103). 110
4). Here, the power consumption associated with the state transition defined by the combination of the input and output signals of the logic element is P 0 , and the power consumption associated with the state transition of the output signal is P 1 . That is, P 0 = Σ (E
nc × Nc), P 1 = (Eon + ΔEn × CL) × Nn.
As initial settings, P 0 and P 1 are cleared (step 1105).

【0027】ステップ1106〜1110はP0を算出
する処理手順である。まず、ステップ1104で選択し
たライブラリデータテーブルから当該論理素子に対応す
る最初の状態遷移(j=1)を選択し(ステップ110
6)、該状態遷移の消費電力Enc、遷移確率γを取得す
る(ステップ1107)。次に、該状態遷移の遷移回数
Ncを、Nc=γ×fにより求め(ステップ1108)、
0+Enc×Ncを算出して(P0の初期値は0)、P0
更新する(ステップ1109)。その後、他の状態遷移
があるか判定し(ステップ1110)、あればステップ
1106〜1109の処理を繰り返す。このようにし
て、当該論理素子の取り得る全状態遷移に伴う消費電力
0が算出される。
[0027] step 1106 to 1110 is a processing procedure for calculating the P 0. First, the first state transition (j = 1) corresponding to the logic element is selected from the library data table selected in step 1104 (step 110).
6), the power consumption Enc and the transition probability γ of the state transition are obtained (step 1107). Next, the number of transitions Nc of the state transition is obtained by Nc = γ × f (step 1108),
To calculate the P 0 + Enc × Nc (the initial value of P 0 is 0), and updates the P 0 (step 1109). Thereafter, it is determined whether there is another state transition (step 1110), and if so, the processing of steps 1106 to 1109 is repeated. In this way, the power consumption P 0 associated with all possible state transitions of the logic element is calculated.

【0028】ステップ1111〜1116はP1を算出
する処理手順である。上記ステップ1110で当該論理
素子の他の状態遷移がないことが判定されたなら、ま
ず、ステップ1111にて当該論理素子の出力端子につ
ながる負荷容量CLを算出する。負荷容量CLは先の式
(2)で求まるが、図12はそれを説明する図である。
即ち、当該論理素子1200の出力端子につながる配線
部分の総容量をCwとすると、これは、設計データの配
線情報をもとに、配線層毎に当該論理素子1200の出
力側のネットを構成する各線分の長さ(これをセグメン
ト長と称す)を求め、これと単位容量Cwoを乗じた値
の総和を求めることで得られる。図12の論理素子12
00負荷容量CLは、このCwとCinの総和を加算する
ことで求まる。なお、Cinは該論理素子1200の後段
素子の入力容量であり、図8(A)の論理図情報の論理
素子のタイプから図9に示すテーブルを検索することで
容易に得られる。また、Cwoは図8(B)の配線情報の
配線経路の配線層をもとに図10を検索することで得ら
れる。
[0028] Step 1111 to 1,116 is a processing procedure for calculating a P 1. If it is determined in step 1110 that there is no other state transition of the logic element, first, in step 1111, the load capacitance CL connected to the output terminal of the logic element is calculated. The load capacity CL is obtained by the above equation (2), and FIG. 12 is a diagram for explaining this.
That is, assuming that the total capacitance of the wiring portion connected to the output terminal of the logic element 1200 is Cw, this forms a net on the output side of the logic element 1200 for each wiring layer based on the wiring information of the design data. The length can be obtained by calculating the length of each line segment (this is referred to as a segment length) and multiplying this by the unit capacity Cwo. Logic element 12 in FIG.
The 00 load capacity CL is obtained by adding the sum of Cw and Cin. Note that Cin is the input capacitance of the subsequent element of the logic element 1200, and can be easily obtained by searching the table shown in FIG. 9 from the type of the logic element in the logic diagram information of FIG. Also, Cwo can be obtained by searching FIG. 10 based on the wiring layer of the wiring path of the wiring information in FIG. 8B.

【0029】図11にもどり、次に、上記ステップ11
04で選択されたライブラリデータテーブルから当該論
理素子の負荷駆動による電力値Eon,ΔEn,出力遷移
確率γoを取得する(ステップ1112)。そして、当
該論理素子の出力遷移回数Nnを、Nn=γo×fにより
求め(ステップ1113)、(Eon+ΔEn×CL)×
Nnを算出してP1とする(ステップ1114)。
Returning to FIG.
From the library data table selected in step 04, the power values Eon, ΔEn, and output transition probability γo due to the load drive of the logic element are obtained (step 1112). Then, the number Nn of output transitions of the logic element is obtained by Nn = γo × f (step 1113), and (Eon + ΔEn × CL) ×
And P 1 calculates the nn (step 1114).

【0030】次に、上記ステップ1104で選択された
ライブラリデータテーブルから当該論理素子の貫通電流
による消費電力Erを取得し(ステップ1115)、P
d+Er+P0+P1を算出し(Pdの初期値は0)、Pdを
更新する(ステップ1116)。ここで、Er+P0+P
1が当該論理素子に対する消費電力である。
Next, the power consumption Er due to the through current of the logic element is obtained from the library data table selected in step 1104 (step 1115).
d + Er + P 0 + P 1 is calculated (initial value of Pd is 0), and updates the Pd (step 1116). Here, Er + P 0 + P
1 is the power consumption for the logic element.

【0031】その後、次の論理素子があるか判定し、あ
ればステップ1103〜1116の処理手順を繰り返
す。ステップ1101で読み込んだ設計データの論理図
情報に記述されている全論理素子についてステップ11
03〜1116を繰り返すことにより、対象電子回路全
体の消費電力Pdを算出することができる。
Thereafter, it is determined whether there is a next logic element, and if so, the processing procedure of steps 1103 to 1116 is repeated. Step 11 is performed for all the logic elements described in the logic diagram information of the design data read in step 1101.
By repeating steps 03 to 1116, the power consumption Pd of the entire target electronic circuit can be calculated.

【0032】次に、本発明の別の実施例として、論理素
子がフリップフロップの場合について説明する。図13
には、フリップフロップの一例を示す。1301がデー
タ系の入力信号であり、1304がデータ系の出力信
号、1302がクロック信号、1303がクロックイネ
ーブルである。図13は、フリップフロップの構成をデ
ータ系とクロック系とに分離して模式的に示したもので
あり、回路の構成要素としては1305で示すクロック
系の回路と1306で示すデータ系の回路がある。本発
明では、このように分離した回路1305,1306に
対して、それぞれライブラリデータを用意し、それぞれ
の状態遷移とその際に生ずる消費電力を別々に計算して
加算する。その結果、データ信号が切り替わらなくて
も、クロック信号の切り替わることによって生ずる消費
電力も漏れなく算出可能となる。
Next, as another embodiment of the present invention, a case where the logic element is a flip-flop will be described. FIG.
Shows an example of a flip-flop. 1301 is a data input signal, 1304 is a data output signal, 1302 is a clock signal, and 1303 is a clock enable. FIG. 13 schematically shows the configuration of a flip-flop separated into a data system and a clock system. As the circuit components, a clock system circuit shown by 1305 and a data system circuit shown by 1306 are used. is there. In the present invention, library data is prepared for each of the separated circuits 1305 and 1306, and each state transition and the power consumption generated at that time are separately calculated and added. As a result, even if the data signal is not switched, the power consumption caused by the switching of the clock signal can be calculated without omission.

【0033】次に、本発明の別の実施例として、図14
〜図16を用いて論理シミュレーション結果から状態遷
移回数を求める例を説明する。図14は、着目する論理
素子1401と入力信号1402〜1405、出力信号
1406を示すものである。ここでは、論理素子140
1の回路図は図3と同一のものを仮定し、真理値表は図
4、入出力信号と状態の関係は図6に示す通りとする。
Next, as another embodiment of the present invention, FIG.
An example of calculating the number of state transitions from the result of the logic simulation will be described with reference to FIGS. FIG. 14 illustrates a target logic element 1401, input signals 1402 to 1405, and an output signal 1406. Here, the logic element 140
1 is assumed to be the same as that of FIG. 3, the truth table is shown in FIG. 4, and the relationship between input / output signals and states is as shown in FIG.

【0034】図15に論理シミュレーション結果を示
す。図15において、横軸には時間の経過をとり、各信
号の信号値の変化を1501〜1505で示す。また、
該論理素子の取り得る4つの状態を1506〜1509
で示す。論理シミュレーション結果における状態遷移
を、1501〜1505の信号値と図6より求めると、
当該シミュレーション結果のシミュレーシヨン時間0秒
から2秒の間では、1510〜1518に示す9回の状
態遷移が発生している。例えば、1510は状態1から
状態2に遷移したことを示す。9回の状態遷移の内訳を
遷移前の状態と遷移後の状態に着目して勘定すると、そ
れぞれの状態遷移回数は図16の1601に示す通りと
なる。今、簡単の為にシミュレーシヨン時間を2秒間と
すると、1秒当りの遷移回数は時間平均することによっ
て算出でき、図16の1602の欄に示す通りとなる。
従って、各々の状態遷移回数は1602の欄に示す通り
であり、論理素子動作回数は4.5回となる。
FIG. 15 shows a result of the logic simulation. In FIG. 15, the horizontal axis indicates the passage of time, and changes in signal values of the respective signals are indicated by 1501 to 1505. Also,
The four possible states of the logic element are represented by 1506 to 1509.
Indicated by When the state transition in the logic simulation result is obtained from the signal values of 1501 to 1505 and FIG.
Nine state transitions 1510 to 1518 occur during a simulation time of 0 second to 2 seconds of the simulation result. For example, 1510 indicates that a transition has been made from state 1 to state 2. When the breakdown of the nine state transitions is counted by focusing on the state before the transition and the state after the transition, the number of state transitions is as shown by 1601 in FIG. Now, assuming that the simulation time is 2 seconds for simplicity, the number of transitions per second can be calculated by time averaging, and is as shown in a column 1602 in FIG.
Accordingly, the number of state transitions is as shown in the column 1602, and the number of logic element operations is 4.5.

【0035】以上により、論理シミュレーション結果か
ら遷移回数及び論理素子動作回数を算出することが出来
る。このように、あるベンチマークプログラムを実行し
た際のシミュレーション結果に対して論理シミュレーシ
ョン結果から入力結果と出力結果の組み合わせ毎の状態
遷移回数を勘定することによって、実際のベンチマーク
プログラムを実行した際に各回路が動作する回数を算出
することが可能であり、より実動作に近い消費電力計算
が可能となる。
As described above, the number of transitions and the number of operation of the logic element can be calculated from the result of the logic simulation. In this way, by counting the number of state transitions for each combination of the input result and the output result from the logic simulation result with respect to the simulation result when executing a certain benchmark program, each circuit can be executed when the actual benchmark program is executed. Can be calculated, and the power consumption can be calculated closer to the actual operation.

【0036】[0036]

【発明の効果】以上、本発明によれば、CMOSLSI
などの電子回路において、状態遷移を入力信号と出力信
号の組み合わせに基づいて定義し、複合ゲートなどで発
生する出力信号が切替わらず、入力信号のみが切替わる
際に生ずる消費電力も加算することにより、より実動作
時の消費電力測定値に近い消費電力見積もり値或いは消
費電力計算値を提供することが可能になる。この結果と
して、LSI内部の電源設計、LSI冷却系の設計、プ
リント基板の電源設計等に対してより有効な数値を提供
することが出来る。
As described above, according to the present invention, a CMOS LSI
In electronic circuits such as electronic circuits, state transitions are defined based on the combination of input and output signals, and the power consumption that occurs when only the input signal is switched without adding the output signal generated by the composite gate is added. Accordingly, it is possible to provide an estimated power consumption value or a calculated power consumption value closer to the measured power consumption value in the actual operation. As a result, more effective numerical values can be provided for the power supply design inside the LSI, the design of the LSI cooling system, the power supply design of the printed circuit board, and the like.

【0037】また、フリップフロップに関しては、クロ
ック信号とデータ信号の状態遷移を別々に扱い、クロッ
ク信号の状態遷移とデータ信号の状態遷移を別々に算出
して加算する為、データ信号が切替わらない場合でも、
クロック信号の切替わることによって生ずる消費電力も
漏れなく加算することが可能となる。
In the flip-flop, the state transition of the clock signal and the state transition of the data signal are treated separately, and the state transition of the clock signal and the state transition of the data signal are separately calculated and added, so that the data signal is not switched. Even if
Power consumption caused by switching of the clock signal can be added without omission.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】論理素子の状態遷移図である。FIG. 1 is a state transition diagram of a logic element.

【図2】本発明による状態遷移に対する消費電力と状態
確率の定義を示す図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating definitions of power consumption and a state probability with respect to a state transition according to the present invention.

【図3】論理素子の回路図の一例である。FIG. 3 is an example of a circuit diagram of a logic element.

【図4】論理素子の真理値表の一例である。FIG. 4 is an example of a truth table of a logic element.

【図5】状態と入出力信号の対応例を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating an example of correspondence between states and input / output signals.

【図6】入出力信号と状態の関係を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing the relationship between input / output signals and states.

【図7】本発明のシステム構成の概略ブロック図であ
る。
FIG. 7 is a schematic block diagram of a system configuration of the present invention.

【図8】設計データの具体例を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a specific example of design data.

【図9】ライブラリデータテーブルの具体例を示す図で
ある。
FIG. 9 is a diagram showing a specific example of a library data table.

【図10】配線層の容量テーブルの具体例を示す図であ
る。
FIG. 10 is a diagram illustrating a specific example of a capacitance table of a wiring layer;

【図11】本発明による消費電力計算方法の処理手順の
一実施例を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing an embodiment of a processing procedure of a power consumption calculating method according to the present invention.

【図12】論理素子の負荷容量の一例を示す図である。FIG. 12 illustrates an example of a load capacitance of a logic element.

【図13】フリップフロップの一例を示す図である。FIG. 13 illustrates an example of a flip-flop.

【図14】状態遷移回数を求める論理素子の一例を示す
図である。
FIG. 14 is a diagram illustrating an example of a logic element for calculating the number of state transitions.

【図15】論理シミュレーション結果と状態遷移の一例
を示す図である。
FIG. 15 is a diagram illustrating an example of a logic simulation result and a state transition.

【図16】状態遷移回数の一例を示す図である。FIG. 16 is a diagram illustrating an example of the number of state transitions.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

710 設計データベース 720 消費電力処理装置 721 消費電力計算部 722 負荷容量計算部 730 メモリ装置 710 Design database 720 Power consumption processing unit 721 Power consumption calculation unit 722 Load capacity calculation unit 730 Memory device

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数の論理素子から構成される電子回路
の消費電力を計算する方法であって、 電子回路を構成する論理素子の種類毎に、該論理素子の
定常的に流れる貫通電流による消費電力Er、該論理素
子の入出力信号の組み合わせで決まる状態遷移の内、消
費電力が発生する各状態遷移時の消費電力Enc、該論理
素子の出力信号の状態遷移時に負荷の大きさに無関係に
発生する消費電力Eon、及び、該論理素子の出力端子に
対して単位容量を負荷として仮定した際に生ずる消費電
力ΔEnを定義し、 電子回路の消費電力Pdを 【数1】 により計算することを特徴とする電子回路の消費電力計
算方法。
1. A method for calculating power consumption of an electronic circuit composed of a plurality of logic elements, comprising the steps of: Among the state transitions determined by the combination of the power Er and the input / output signal of the logic element, the power consumption Enc at each state transition in which power consumption occurs, and the state transition of the output signal of the logic element regardless of the size of the load. The power consumption Eon generated and the power consumption ΔEn generated when a unit capacitance is assumed as a load for the output terminal of the logic element are defined, and the power consumption Pd of the electronic circuit is defined as A method for calculating power consumption of an electronic circuit, characterized by calculating
【請求項2】 請求項1記載の電子回路の消費電力計算
方法において、フリップフロップの論理素子について
は、Er,Erc,Eon,ΔEn,Nc,Nn,CLをデータ
信号系とクロック信号系とで別々に定義し、データ信号
系の消費電力とクロック信号系の消費電力を分離して計
算することを特徴とする電子回路の消費電力計算方法。
2. The method according to claim 1, wherein Er, Erc, Eon, ΔEn, Nc, Nn, and CL of the logic element of the flip-flop are used for the data signal system and the clock signal system. A power consumption calculation method for an electronic circuit, wherein the power consumption of a data signal system and the power consumption of a clock signal system are separately defined and calculated.
【請求項3】 複数の論理素子から構成される電子回路
の消費電力を計算する装置であって、 電子回路の設計データを保持する手段と、 電子回路を構成する論理素子の種類毎に、該論理素子の
定常的に流れる貫通電流による消費電力Er、該論理素
子の入出力信号の組み合わせで決まる状態遷移の内、消
費電力が発生する各状態遷移時の消費電力Enc、該論理
素子の出力信号の状態遷移時に負荷の大きさに無関係に
発生する消費電力Eon、及び、該論理素子の出力端子に
対して単位容量を負荷として仮定した際に生ずる消費電
力ΔEnの各値を保持する手段と、 電子回路の設計データに基づいて、電子回路を構成する
各論理素子の負荷容量CLを計算する手段と、 電子回路の消費電力Pdを 【数2】 により計算する手段と、を具備することを特徴とする電
子回路の消費電力計算装置。
3. An apparatus for calculating power consumption of an electronic circuit composed of a plurality of logic elements, comprising: means for holding design data of the electronic circuit; Power consumption Er due to a through current that constantly flows through the logic element, power consumption Enc at each state transition in which power consumption occurs among state transitions determined by a combination of input / output signals of the logic element, output signal of the logic element Means for holding each value of power consumption Eon generated irrespective of the size of the load at the time of the state transition and power consumption ΔEn generated when a unit capacitance is assumed as a load for the output terminal of the logic element; Means for calculating the load capacitance CL of each logic element constituting the electronic circuit based on the design data of the electronic circuit; Means for calculating power consumption of an electronic circuit.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010277179A (en) * 2009-05-26 2010-12-09 Fujitsu Semiconductor Ltd Logical simulation device, method, and program
CN102770886A (en) * 2010-03-12 2012-11-07 欧姆龙株式会社 Consumption energy amount calculating device, and consumption energy amount calculating method
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