СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №1/2015

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ 58 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 1 2015 Эффективность проектирования заказных схем в синтезаторе LeonardoSpectrum В статье сравнивается эффективность результатов проектирования заказных СБИС в различных версиях синтезатора LeonardoSpectrum. Эффективность определяется уменьшением площади и увеличением быстродействия синтезируемых схем. Сравнение версий проведено на примерах VHDL-описаний проектов цифровых схем. Установлено, что первые версии программы были ориентированы на получение схем меньшей площади, более поздние – на уменьшение задержки; в последних версиях достигается компромисс между этими характеристиками СБИС. Николай Авдеев, Пётр Бибило (г. Минск, Беларусь) Скрипт для выполнения синтеза схемы b2 в эксперименте 1 clean_all set PROJECT "b2" set ENTITY_NAME b2 set VHDL_FILE_NAMES "b2.vhd" set_working_dir $PROJECT # чтение проекта read -design $ENTITY_NAME \ $VHDL_FILE_NAMES # чтение библиотеки power load_library power.syn # оптимизация и синтез optimize -target power -macro \ -area -effort standard \ -hierarchy flatten optimize_timing report_area -cell_usage report_delay -num_paths 1 \ -critical_paths \ -clock_frequency # write netlist write b2_area_standard_sch.vhd ; В ВЕДЕНИЕ После этапа моделирования и вери- фикации проекта цифровой системы (схемы) наступает решающий этап про- ектирования – синтез логических схем в выбранной целевой технологической библиотеке. Для реализации схемы на программируемых логических инте- гральных схемах (ПЛИС) применяют- ся различные пакеты программ: XST в системе проектирования ISE (Xilinx), Sinplify (Synopsys), LeonardoSpectrum [1] (Mentor Graphics). Cинтезатор LeonardoSpectrum ис- пользуется, в том числе, и для проек- тирования заказных СБИС. Пользова- тель может выполнить синтез в соб- ственной технологической библио- теке, подготовив описания элементов целевой библиотеки, либо осуществ- лять управление процессом синтеза, выбирать критерии и режимы опти- мизации схемы и устанавливать тех- нологические ограничения, напри- мер требование к задержке. Програм- ма может работать как в ОС Linux, так и в ОСWindows. На настоящий момент сменилось большое число её версий. Для пользователей LeonardoSpectrum актуальным является вопрос о том, насколько повышается качество (уменьшается площадь, повышается быстродействие) получаемых логи- ческих схем со сменой версий програм- мы . С этой целью в статье проанализи- рован опыт работы с различными вер- сиями синтезатора LeonardoSpectrum и приведены результаты эксперимен- тов практических примеров. П РИМЕРЫ И ЭКСПЕРИМЕНТЫ Все примеры представлены в виде функциональных либо алгоритмиче- ских описаний на языке VHDL. Пер- вую группу составляют функциональ- ные описания комбинационной логи- ки, соответствующие представлениям логических функций в виде систем ДНФ (двухуровневые И/ИЛИ представ- ления) и в виде многоуровневых пред- ставлений в базисе И, ИЛИ, НЕ. Данные примеры взяты из источника [2]. Другую группу примеров составляют алгоритмические описания проектов цифровых систем, взятые из практики проектирования либо из Интернета [3] (примеры dec_8b10b, enc_8b10b). Во всех экспериментах была использова- на одна и та же библиотека проектиро- вания отечественных КМОП СБИС [4], содержащая 35 элементов типа 2И-НЕ, 3И-НЕ, 2-ИЛИ-НЕ, 3-ИЛИ-НЕ (и других) и три типа триггеров. Эксперимент 1 проводился с целью выбора критерия оптимизации ( Area, Delay ) и режима трудоёмкости опти- мизации ( Optimize effort ), при которых синтез приводил к получению схем, меньших по площади и задержке. Уста- навливаемый в программе параметр режима «Optimize effort» может прини- мать значения remap , quick , standard [5]. Смысл этих значений следующий: ● remap выполняет локальную оптими- зацию и технологическое отображе- ние в целевую библиотеку; ● quick (режим по умолчанию) выпол- няет одну итерацию оптимизации на основе быстрых алгоритмов и при- меняется на начальном этапе проек- тирования; ● standard выполняет несколько ите- раций оптимизации и технологиче- ского отображения на основе различ- ных методов, при этом получаемые результаты, как правило, лучше, чем в режиме quick . Синтезатором можно управлять как с помощью графического интерфей- са, так и с помощью TCL-скриптов. В листинге приведён скрипт (сцена- рий), используемый при синтезе в экс- перименте 1, строка комментариев начинается с символа #. При прове- дении эксперимента 1 в скрипте вме- сто параметра area команды optimize использовался параметр delay , а вме- сто значения standard параметра effort использовались также значения remap либо quick . По результатам сравнения синтезиро- ванных проектов схем версии програм- мы LeonardoSpectrum можно условно поделить на три группы – L2003, L2006 Таблица 1. Примерная эквивалентность версий синтезатора LeonardoSpectrum Версия Условное название для эквивалентных версий 2003b.35 L2003 2004a.30 L2006 2005a.82 2006a.59 2007a.37 L2011 2008a.5 2009a.6 2010a.7 2011a.4