JPH11102385A

JPH11102385A - レイアウト設計を考慮したｌｓｉ論理設計支援システム

Info

Publication number: JPH11102385A
Application number: JP9279533A
Authority: JP
Inventors: Hisato Tanishita; 久斗谷下
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1997-09-26
Filing date: 1997-09-26
Publication date: 1999-04-13
Anticipated expiration: 2017-09-26
Also published as: JP2962292B2

Abstract

(57)【要約】【課題】論理設計の設計単位である論理マクロから、レ
イアウト設計の設計単位である物理マクロへの変換作業
を自動化することによって、大規模で高性能なＬＳＩを
効率よく設計可能とするＬＳＩ論理設計支援システムの
提供。【解決手段】レジスタトランスファーレベルのハードウ
ェア記述言語（「ＲＴＬ言語」という）で記述された論
理設計の単位である論理マクロを分割する場合、前記論
理マクロの前記記述中に分割専用記述を付与し、前記分
割専用記述を解析して前記論理マクロをレイアウト設計
の単位となる物理マクロに自動的に分割する手段（図１
の１０２）、分割された中間マクロについて統合を必要
とするものを統合する手段（図１の１０５）と、マクロ
の入出力信号を自動的に定義する手段（図１の１０７）
と、を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＬＳＩの論理回路
設計方式に関し、特に高性能ＬＳＩの階層的化計手法を
用いた論理設計方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】通常、ＬＳＩの設計は、論理設計段階か
らレイアウト設計段階という手順（設計工程）を踏んで
行われる。

【０００３】論理設計工程では、機能記述または動作記
述言語によってＬＳＩの機能仕様を記述し、機能シミュ
レーションを行い、機能の正当性を確認する。次に、レ
ジスタトランスファーレベルのハードウェア記述言語で
あるＲＴＬ言語によって論理回路の構成を記述し、論理
合成ツールまたは回路図入力ツールなどを用いて論理ネ
ットリストを作成する。

【０００４】レイアウト設計工程では、論理設計工程で
作成した論理ネットリストを入力とし、配置・配線を行
って、物理ネットリストを作成する。

【０００５】大規模かつ高性能なＬＳＩを設計する場合
においては、論理設計とレイアウト設計の工程間のスム
ーズな情報伝達が重要となる。すなわち、論理設計の段
階において、レイアウト設計を考慮して設計を進める必
要がある。

【０００６】レイアウト設計を考慮した論理設計の従来
技術として、例えば特開平６−８３９０４号公報には、
レイアウト処理が容易なネットリストの生成を行う論理
合成装置が提案されている。その概要は、レイアウト容
易性を判定するために配線通過領域数という情報をマク
ロセルライブラリに持たせ、論理最適化の後処理で、ネ
ットリスト中のセルを配線通過領域数の大きいものに置
き換えることによってレイアウト処理を容易とするもの
である。

【０００７】一方、近時、ＬＳＩの設計手法としては、
階層的設計手法により設計が行われている。これは、大
規模なＬＳＩをいくつかの階層、例えば、チップ階層、
モジュール階層、サブモジュール階層等に分割して設計
を行う手法でり、同時に、複数のモジュールを複数の設
計者が並行して設計することができる。

【０００８】階層的設計手法の従来技術として、例えば
特開平４−２１３１６７号公報には、機能モジュールを
マクロで定義し、定義されたマクロを用いて回路動作を
記述することによって機能モジュールを統合化するよう
にした回路設計方式が提案されている。この回路設計方
式は、予め設計の基本単位となる「マクロ」と呼ばれる
モジュール回路を作成してライブラリ化しておき、論理
合成の段階でライブラリ化されたマクロモジュールを使
うことによってＬＳＩの階層的設計手法の効率化を図る
ものである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来技術は下記記載の問題点を有している。

【００１０】（１）第１の問題点は、高性能ＬＳＩの設
計用システムとしては不十分である、ということであ
る。以下、その理由を説明する。

【００１１】論理設計の単位となる論理マクロと、レイ
アウト設計の単位となる物理マクロは、その大きさが異
なる場合が一般的である。

【００１２】高性能ＬＳＩの設計においては、論理マク
ロは論理の見やすさ、論理検証や論理合成の行いやすさ
等を考慮して作成される。一方、物理マクロは最適なレ
イアウト設計が出来るような大きさで作成される。この
物理マクロを使ってフロアプランを決定し、その後、詳
細配置、配線を行うというのがレイアウト設計の一般的
な進め方であり、フロアプランの良し悪しで、その後の
レイアウト設計の難易度が違ってくる。

【００１３】したがって、最適なレイアウト設計を行う
ためには、論理設計用の論理マクロをレイアウト設計用
の物理マクロに作り直すことが必要である。

【００１４】上記特開平６−８３９０４号公報では、論
理最適化後のネットリスト中のセルを、配線通過領域数
が大きいものに置き換えるだけでレイアウト設計が容易
になるとしているが、論理マクロと物理マクロの差違に
関して考慮がなされていず、論理マクロをそのままレイ
アウト設計に用いる設計手法をとっており、このままで
は、最適なレイアウト設計が出来るという保証がなく、
高性能ＬＳＩの設計用のシステムとしては不十分であ
る。

【００１５】（２）第２の問題点は、階層設計の効率化
に問題がある、ということである。

【００１６】上記特開平４−２１３１６７号公報におい
ては、理論上は、論理マクロのマクロライブラリと、物
理マクロのマクロライブラリを用意しておけば、第１の
問題点で説明した論理設計には論理マクロを、レイアウ
ト設計には物理マクロを使い分けるような設計手法を取
ることができるが、２種類のマクロライブラリの準備が
必要であり、効率的な設計手法とは言い難い。

【００１７】したがって、本発明は、上記問題点に鑑み
てなされたものであって、その目的は、論理設計の設計
単位である論理マクロから、レイアウト設計の設計単位
である物理マクロへの変換作業を自動化することによっ
て、大規模で高性能なＬＳＩを効率よく設計可能とする
ＬＳＩ論理設計支援システムを提供することにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明のレイアウト設計を考慮したＬＳＩ論理設計
支援システムは、レジスタトランスファーレベルのハー
ドウェア記述言語（「ＲＴＬ言語」という）で記述され
た論理設計の単位である論理マクロを分割する場合、前
記論理マクロの前記記述中に分割専用記述を付与し、前
記分割専用記述を解析して前記論理マクロをレイアウト
設計の単位となる物理マクロに自動的に分割および統合
する手段と、マクロの入出力信号を自動的に定義する手
段と、を備えている。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について以下
に説明する。本発明は、その好ましい実施の形態におい
て、レジスタトランスファレベルのハードウェア記述言
語（ＲＴＬ言語）で記述された論理マクロをレイアウト
設計の単位となる物理マクロに自動変換するものであ
る。

【００２０】より詳細には、本発明の実施の形態は、自
動分割処理部（図１の１０２）と、自動統合処理部（図
１の１０５）と、入出力信号発生処理部（図１の１０
７）と、を有する。

【００２１】自動分割処理部（図１の１０２）は、入力
データであるＲＴＬ記述の論理マクロファイル（図１の
１０１）を読み込み、このＲＴＬ記述中の分割専用記述
（例えば図２の※＃ｃｕｔ）を解析して、この分割専用
記述に従い論理マクロを中間マクロに分割し中間マクロ
ファイル（図１の１０３、１０４）として出力する。こ
のため、人手による分割作業を不要とする。

【００２２】自動統合処理部（図１の１０５）は、統合
を必要とする、分割されたＲＴＬ記述の中間マクロファ
イル（図１の１０３）を読み込み、自動的にレイアウト
設計の単位となる物理マクロとして統合する。このた
め、人手による統合作業を不要とする。

【００２３】入出力信号発生処理部（図１の１０７）
は、物理マクロの入出力信号の記述を自動的に定義す
る。このため、人手による入出力信号の定義を不要とし
ている。

【００２４】なお、自動分割処理部（図１の１０２）、
自動統合処理部（図１の１０５）、及び入出力信号発生
処理部（図１の１０７）は、例えばコンピュータ上で実
行されるプログラム制御により実現することができる。

【００２５】

【実施例】次に、上記した本発明の実施の形態について
更に詳細に説明すべく、本発明の実施例について図面を
参照して詳細に説明する。

【００２６】図１は、本発明の一実施例に係るＬＳＩ論
理設計システムの処理フローを示す図である。

【００２７】図１を参照すると、本実施例において、入
力データは、ＲＴＬ記述の論理マクロファイル１０１で
ある。図２に、ＲＴＬ記述の論理マクロファイルの一例
を示す。なお、図２に示す例では、ＲＴＬ記述に用いら
れている言語はＨＤＬ言語（ハードウェア記述言語）の
一種であり、英小文字はこの言語のキーワードを表し、
信号の名前は英大文字および数字を使って表すものとす
る。

【００２８】図３に、図２に示したＲＴＬ記述例に対応
する論理マクロのブロック図の例を示す。

【００２９】以下では、レイアウト設計において、この
論理マクロ１０１を二分割する必要が生じたとものとし
て、図３において、破線部分、すなわち、加算器（ＡＤ
Ｄ）までの部分（この部分を「物理マクロＳＵＢ１」と
呼ぶ）と、加算器（ＡＤＤ）から先の部分（「物理マク
ロＳＵＢ２」と呼ぶ）に分割する場合を例として説明す
る。

【００３０】本実施例においては、ＲＴＬ記述に分割専
用記述（「＊＃ｃｕｔ」文）を設け、その分割専用記述
にしたがってＲＴＬ記述を分割する。例えば図２に示す
ＲＴＬ記述の例では、５行目の、＊＃ｃｕｔＳＵＢ１が物理マクロＳＵＢ１を定義するための分割専用記述で
ある。ここから先の記述、つまり６行目から９行目まで
が物理マクロＳＵＢ１に対応する部分である。

【００３１】さらに、１０行目の、＊＃ｃｕｔＳＵＢ２が物理マクロＳＵＢ２を定義するための分割専用記述で
ある。ここから先の記述、つまり１１行目から１５行目
までが物理マクロＳＵＢ２に対応する部分である。

【００３２】さらに、１６行目の＊＃ｃｕｔＳＵＢ１は再び物理マクロＳＵＢ１を定義している分割専用記述
である。ここから先の記述、つまり１７行目からファイ
ルの終わりまでが物理マクロＳＵＢ１に追加される部分
である。

【００３３】再び図１を参照すると、自動分割処理部１
０２は、ＲＴＬ記述の論理マクロファイル１０１を読み
込み、分割専用記述（＊＃ｃｕｔ文）にしたがって入力
論理マクロを分割し、分割されたＲＴＬ記述の中間マク
ロファイル１０３および１０４を出力する。ここで、中
間マクロファイル１０３と中間マクロファイル１０４の
違いは、統合処理の必要性の有無であり、中間マクロフ
ァイル１０３は統合処理を必要とし、中間マクロファイ
ル１０４は統合処理を必要としない。

【００３４】図２のＲＴＬ記述の例で説明した物理マク
ロＳＵＢ１は２カ所で分割専用記述によって定義されて
いるため、後述する図１の自動統合処理部１０５で統合
処理をしなければならない。一方、物理マクロＳＵＢ２
は、定義箇所が１カ所であるため、統合処理をする必要
がない。

【００３５】図４は、分割後の中間マクロファイルの例
を示す図である。図１の分割後の中間マクロ１０３に相
当するのが物理マクロＳＵＢ１である。図１の分割後の
中間マクロ１０４に相当するのが統合処理を必要としな
い物理マクロＳＵＢ２である。

【００３６】続いて図１を参照すると、自動統合処理１
０５において、分割後の中間マクロ１０３の統合処理を
行う。図４に示した例では、物理マクロＳＵＢ１の部分
１の後ろに部分２を加えるだけでよい。

【００３７】図５に、自動統合処理１０５によって統合
された中間マクロ１０６の例を示す。図５には、図４
（Ａ）の物理マクロＳＵＢ１の部分１の後ろに部分２を
加えたものが示されている。

【００３８】このようにして作成された中間マクロは、
このままの状態では、マクロの入出力信号が定義されて
いないため不完全である。したがってマクロの入出力信
号を再定義しなければならない。

【００３９】図１の入出力信号発生処理部１０７では、
統合された中間マクロ１０６および分割された中間マク
ロ１０４に対して、マクロの入出力信号を自動的に発生
する処理を行う。

【００４０】図６、図７、図８を参照して、入出力信号
発生処理部１０７について説明する。図６は、入出力信
号発生処理部１０７の入力となるデータを示す図であ
る。図６に示す例では、「入力論理マクロの入出力文」
（図６（Ａ））と、「中間マクロＳＵＢ１」（図６
（Ｂ）参照）と、「中間マクロＳＵＢ２」（図６（Ｃ）
参照）である。図６（Ａ）の入力論理マクロの入出力文
は、図２の第１から第３行の内容（／ＤＡＴＡ１、ｉｎ
ｐｕｔ、ｏｕｔｐｕｔ文）である。図６（Ｂ）の「中間
マクロＳＵＢ１は、図５の統合された物理マクロＳＵＢ
１であり、図６（Ｃ）の中間マクロＳＵＢ２は、図４
（Ｂ）の分割された物理マクロＳＵＢ２である。

【００４１】入出力信号発生処理部１０７は、これらの
入力ＲＴＬ記述を解析して、信号名を抽出し、図７に示
すような信号名一覧表を作成する。

【００４２】図７に示すこの信号名一覧表において、
「所属グループ」とは、その信号が所属しているマクロ
を表す。例えば、図６（Ｂ）の中間マクロＳＵＢ１に
は、 RA(0:4),CLK,D0(0:4),RB(0:4),D1(0:4),RC(0:2),D2(0:
2),SA(0:5),SEL(0:2) の、９種類の信号が存在している。

【００４３】「グループ内定義信号」とは、ＲＴＬ記述
の式の左辺に出現している信号のことである。例えば、
図６（Ｂ）の中間マクロＳＵＢ１では、 RA(0:4),RB(0:4),RC(0:2),SA(0:4) の４種類の信号が式の左辺で定義されている。このと
き、信号名一覧表の「グループ内定義信号」をＯＮにす
る。

【００４４】なお、入力論理マクロの入出力文に関して
は、ｉｎｐｕｔ文で定義している信号を「グループ内定
義信号」とする。

【００４５】図６（Ａ）に示す例では、 D0(0:4),D1(0:4),D2(0:2),SEL(0:2),CLK の５種類の信号が「グループ内定義信号」に該当する。

【００４６】「グループ内参照信号」とは、ＲＴＬ記述
の式の右辺に出現している信号のことである。例えば、
図６（Ｂ）の中間マクロＳＵＢ１では、 RA(0:4),CLK,D0(0:4),RB(0:4),D1(0:4),D2(0:2),SEL(0:
2) の７種類の信号が式の右辺で参照されている。このと
き、信号名一覧表の「グループ内参照信号」をＯＮにす
る。

【００４７】なお、入力論理マクロの入出力文に関して
は、ｏｕｔｐｕｔ文で定義している信号を「グループ内
参照信号」とする。図６（Ａ）の例では、 RX(0:5),RQ(0:5) の２種類の信号が「グループ内参照信号」に該当する。

【００４８】「グループ外定義信号」とは、他のグルー
プで「グループ内定義」されている信号のことである。
図７に示す信号名一覧表の例では、中間マクロＳＵＢ１
中の信号ＣＬＫは、入力論理マクロにおいて定義されて
いる。

【００４９】また、図６（Ｃ）の中間マクロＳＵＢ２中
の信号ＳＡ（０：４）は、中間マクロＳＵＢ１において
定義されている。このとき、信号名一覧表の「グループ
外定義信号」をＯＮにする。

【００５０】「グループ外参照信号」とは、他のグルー
プで「グループ内参照」されている信号のことである。

【００５１】図７に示す信号名一覧表の例では、中間マ
クロＳＵＢ１中の信号ＲＣ（０：２）は、中間マクロＳ
ＵＢ２において参照されている。また、中間マクロＳＵ
Ｂ２中の信号ＲＺ（０：５）は、入力論理マクロにおい
てｏｕｔｐｕｔ文で参照されている。このとき、信号名
一覧表の「グループ外参照信号」をＯＮにする。

【００５２】このようにして、入力データに含まれるす
べての信号について、信号名一覧表の「グループ内定義
信号」、「グループ内参照信号」、「グループ外定義信
号」、「グループ外参照信号」に該当するかどうかをチ
ェックする。

【００５３】上記のチェックが終了したら、図８に示す
マクロの入出力信号決定ルールに従って、各信号がマク
ロの入力信号および出力信号にあたるかどうかをチェッ
クする。

【００５４】図７に示す例では、中間マクロＳＵＢ１中
の信号ＣＬＫは、グループ「中間マクロＳＵＢ１」でグ
ループ内参照信号、かつグループ「入力論理マクロ」で
グループ外定義信号であり、これは「ルール２」に該当
するため、中間マクロＳＵＢ１の入力信号となる。

【００５５】同様に、中間マクロＳＵＢ１中の信号ＲＣ
（０：２）は、グループ「中間マクロＳＵＢ１」でグル
ープ内定義信号、かつグループ「中間マクロＳＵＢ２」
でグループ外参照信号であり、これは「ルール１」に該
当するため、中間マクロＳＵＢ１の出力信号となる。中
間マクロＳＵＢ１中の信号ＲＡ（０：４）のように、ル
ール１およびルール２に該当しない信号は、そのマクロ
の内部信号となる。

【００５６】以上の処理によって入出力信号の定義が完
成し、図１のＲＴＬ記述の物理マクロ１０８が作成され
る。図９（Ａ）、図９（Ｂ）に、自動作成された物理マ
クロＳＵＢ１、ＳＵＢ２の例をそれぞれ示す。物理マク
ロＳＵＢ１、ＳＵＢ２には、それぞれ入出力文（ｉｎｐ
ｕｔ、ｏｕｔｐｕｔ）が自動的に定義生成されている。

【００５７】ここから先は、論理合成システム１０９に
よって、物理マクロのネットリスト１１０が合成され、
レイアウトシステム１１１によってレイアウト処理が行
われる。

【００５８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
下記記載の効果を奏する。

【００５９】本発明の第１の効果は、高性能なＬＳＩの
設計を容易化する、ということである。その理由は、本
発明においては、論理設計の段階でレイアウト設計が行
いやすいような物理マクロの作成を考慮出来るようにし
たためである。

【００６０】本発明の第２の効果は、処理時間を短縮し
て作業工数を縮減し、且つ人手による変換エラー等の混
入を回避し、生産性、及び信頼性を向上する、という効
果を奏する。その理由は、本発明においては、人手で作
業することなく論理マクロから物理マクロに自動的に変
換出来るように構成したことによる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の処理フローを示す図であ
る。

【図２】本発明の一実施例を説明するための図であり、
ＲＴＬ記述の論理マクロファイルの一例を示す図であ
る。

【図３】本発明の一実施例を説明するための図であり、
図２のＲＴＬ記述に相当するブロック図である。

【図４】本発明の一実施例を説明するための図であり、
分割された中間マクロの一例を示す図である。

【図５】本発明の一実施例を説明するための図であり、
統合された中間マクロの例を示す図である。

【図６】本発明の一実施例を説明するための図であり、
入出力信号発生部１０７の入力となるデータの一例を示
す図である。

【図７】本発明の一実施例を説明するための図であり、
入出力信号発生部１０７で作成する信号名一覧表の一例
を示す図である。

【図８】本発明の一実施例を説明するための図であり、
入出力信号を決定するためのルールの一例を示す図であ
る。

【図９】本発明の一実施例を説明するための図であり、
自動作成された物理マクロの例を示す図である。

【符号の説明】

１０１ＲＴＬ記述の論理マクロ１０２自動分割処理部１０３、１０４分割された中間マクロ１０５自動統合処理部１０６統合された中間マクロ１０７入出力信号発生処理部１０８ＲＴＬ記述物理マクロ１０９論理合成部１１０物理マクロのネットリスト１１１レイアウト

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レジスタトランスファーレベルのハードウ
ェア記述言語（「ＲＴＬ言語」という）で記述された論
理設計の単位である論理マクロを分割する場合、前記論
理マクロの前記記述中に分割専用記述を付与し、前記分割専用記述を解析して前記論理マクロをレイアウ
ト設計の単位となる物理マクロに自動的に分割および統
合する手段と、前記分割及び統合された物理マクロの入出力信号を自動
的に定義する手段と、を備え、レイアウト設計を考慮した論理設計を行うことを特徴と
するＬＳＩ論理設計支援システム。
【請求項２】ハードウェア記述言語により記述された論
理マクロを入力し前記論理マクロ記述を解析して前記論
理マクロ記述中に予め定められた所定の分割指定専用記
述を検出した際に、前記論理マクロを分割の指定に従い
前記論理マクロを複数の中間マクロに分割する分割手段
と、前記自動分割処理手段で複数に分割された中間マクロに
ついて統合を必要とする中間マクロを自動的にレイアウ
ト設計の単位となる物理マクロとして統合する統合手段
と、分割された中間マクロ及び統合された中間マクロに対し
て、前記論理マクロの記述における入出力論理マクロ及
び前記中間マクロで扱う信号情報から前記中間マクロに
対して入出力信号記述を定義・生成して該中間マクロの
物理マクロとして出力する入出力信号発生手段と、を備え、前記生成された物理マクロに基づき論理合成し、前記物
理マクロのネットリスストからレイアウトを行う、こと
を特徴とするＬＳＩ論理設計支援システム。
【請求項３】（ａ）ハードウェア記述言語により記述さ
れた論理マクロを入力し前記論理マクロ記述を解析し該
論理マクロ記述中に予め定められた所定の分割指定専用
記述を検出した際に、前記論理マクロを、分割の指定に
従い前記論理マクロを複数の中間マクロに分割する分割
手段、（ｂ）前記自動分割処理手段で複数に分割された中間マ
クロについて統合を必要とする中間マクロを自動的にレ
イアウト設計の単位となる物理マクロとして統合する統
合手段、及び、（ｃ）分割された中間マクロ及び統合された中間マクロ
に対して、前記論理マクロの記述における入出力論理マ
クロ及び前記中間マクロで扱う信号情報から前記中間マ
クロに対して入出力信号を定義・生成して該中間マクロ
の物理マクロとして出力する入出力信号発生手段、の上記（ａ）〜（ｃ）の各手段をコンピュータで機能さ
せるためのプログラムを記録した記録媒体。