DC学习综合的流程

Posted 2020-10-29 huanm

一：逻辑综合的概述

　　synthesis = translation + logic optimization + gate mapping

1：Translation

　　主要把描述RTL级的HDL语言，在约束下转换成DC内部的同意用门级描述的电路，以GTECH或者没有映射的ddc形式展现

2：logic optimization

　　逻辑优化，就是把统一用门级描述的电路进行优化，例如把路径调整一下，门改一下。

3：Gate mapping

　　门级映射；DC用别的厂商的工艺库把电路给映射出来，得到一个ddc文件；包括映射的门电路信息与网表，.v格式的网表，延时信息（sdf），工作约束（sdc）。（.ddc不能用文本编辑器打开）。.ddc这个包含的网表文件是实际意义的网表文件，而.v这个形式的网表问价是用来做后仿真的文件。

　　延时信息的得出：线负载模型、拓扑结构模型(现在)。

二：DC启动方式

1：dc_shell

　　DC以命令行的格式启动

2：design_vision

　　DC图形界面启动

3：Batch_mode

　　批处理模式。前面两种方式只是把DC启动起来，没有真正的工作。需要通过source命令把脚本写进去以后，DC读取才真正工作；这种批处理模式是，在启动的同时，告诉DC执行哪些脚本

　　例如：$dc_shell -topo -f run.tcl | tee -i run.log

　　意思是：使用拓扑模式启动DC，启动的同时执行run.tcl脚本文件，并且把启动过程中显示在终端的信息记录到run.log中。|  tee  -i就是写进信息的管道命令，讲dc_shell -topo -f run.tcl 执行后显示的信息（输出结果），流入到run.log文件中。这样子是为了在DC启动失败的时候，通过查看启动信息，进而排除错误

三：基本流程概述

1：高层次设计流程图

　　

　　①在设计之前，准备好库，verilog代码，约束条件

　　② 完成 RTL 源码设计之后,应让设计开发与功能仿真并行进行：

　　　　·在设计开发阶段，我们使用DC来实现特定的设计目标，以及执行默认选项的初步综合

　　　　·如果设计开发结果未能在10%的偏差范围内满足时序目标，则需要修正HDL代码，然后重复设计开发和功能验证的过程。　

　　③ 使用 DC 完成设计的综合并满足设计目标.这个过程包括三个步骤，即综合=翻译+逻辑优化+映射，首先将 RTL 源代码转化为通用的布尔等式，然后设计的约束对电路进行逻辑综合和优化，使电路能满足设计的目标或者约束，最后使用目标工艺库的逻辑单元映射成门级网表，在将设计综合成门级网表之后,要验证此时的设计是否满足设计目标。如果不能满足设计目标,此时需要产生及分析报告确定问题及解决问题。

　　④当设计满足功能、时序以及其他的设计目标的时候,需要执行物理层设计最后分析物理层设计的性能，也就是使用DC的拓扑模式，加入floorplan的物理信息后进行综合分析设计的性能。如果结果未能满足设计目标,应返回第三步.如果满足设计目标,则本部分设计周期完成.

2：流程图与相应的命令

　　

　　①准备设计文件，DC 的设计输入文件一般为 HDL 文件。

　　②指定库文件，需要指定的库文件包括：

　　链接库（link library） 、目标库（target library） 、符号库（symbol library）、综合库（synthetic library）

　　工艺库文件的配置放在三个地方，A：软件安装目录$SYNOPSYS/admin/setup。B：~user，用户安装目录。C：DC startup directory前两个目录是早已配置好，最好不要动的；第三个目录放在工作目录下的隐藏目录：.synopsys_dc.setup，通过ls -al才能看到此文件。

　　一般有两种文件，后缀名为lib(人看，可转化为db文件)和db(工具读)

　　例如：set target_library 22nm.db

　　　　　set_app_var target_library 22nm.db   #对于DC内部原变量，最好使用第二种方法，set_app_var会检查变量拼写是否为内部变量，若拼写错误，则出现error。

　　下面是库的解释，具体的解释在后面有说，这里先进行简单地概述一下：

　　Link  library 和 target  library 统称为 technology  library（即工艺库，习惯称之为综合库），technology  library  由半导体制造商提供，包含相关 cell 的信息及设计约束标准，其中：

　　Target library:    在门级优化及映射的时候提供生成网表的 cell,即DC 用于创建实际电路的库。

　　Link  library：设置里面不仅有Target library，还有其他东西，例如IP核。“*65n_wc.db”，*指DC在内存里开辟一片区域给自己用，别的操作不可使用。

　　symbol library：Symbol library 提供 Design Vision GUI 中设计实现的图形符号，如果你使用脚本模式而不使用 GUI,此库可不指定 Symbol library。

　③读入设计：

　　设计的读入过程是将设计文件载入内存，并将其转换为 DC 的中间格式,即GTECH 格式，GTECH 格式由“soft macros”  如  adders, comparators 等组成，这些组件来自 synopsys  的 synthetic lib，每种组件具有多种结构。读入设计有两种实现方法实现方法：read  和  analyze & elaborate（实际上read 是 analyze  与  elaborate 的打包操作  ），下面介绍二者在使用中的区

别：

　　

　　从中可以看到，analyze & elaborate  可以自由指定设计库，并生成 GTECH中间文件前生成.syn 文件存储于 work 目录下，便于下次 elaborate 节省时间，我们一般选择  analyze & elaborate 的方法读入设计。

　　④定义设计环境： 

　　定义对象包括工艺参数（温度、电压等），I/O 端口属性（负载、驱动、扇出）， 统计 wire-load 模型，设计环境将影响设计综合及优化结果。

　　⑤设置设计约束： 

　　设计约束包括设计规则约束和优化约束，设计规则约束（design rule constraint）由工艺库决定，在设计编译过程中必须满足，用于使电路能按功能要求正常工作。设计优化约束定义了 DC 要达到的时序和面积优化目标，该约束由用户指定，DC 在不违反设计规则约束的前提下，遵循此约束综合设计。

　　⑥选择编译策略： 

　　对于层次化设计，DC 中有两种编译策略供选择，分别为 top down 和 bottom up。在 top down 策略中，顶层设计和子设计在一起编译，所有的环境和约束设置针对顶层设计，虽然此种策略自动考虑到相关的内部设计，但是此种策略不适合与大型设计，因为 top down 编译策略中，所以设计必须同时驻内存，硬件资源耗费大。在 bottom up 策略中，子设计单独约束，当子设计成功编译后，被设置为 dont_touch 属性，防止在之后的编译过程中被修改，所有同层子设计编译完成后，再编译之上的父设计，直至顶层设计编译完成。Bottom  up 策略允许大规模设计，因为该策略不需要所有设计同时驻入内存。

　　⑦编译： 

　　用 Compile 命令执行综合与优化过程，还可以利用一些选项指导编译和优化过程。

　　⑧分析及解决设计中存在的问题 

　　DC可以产生一些报告以反应设计的综合和优化结果，如：时序、面积、约束等报告，这些报告有助于分析和解决设计中存在的问题以改善综合结果，我们还可以利用 check_design 命令检验综合的设计的一致性。

　　⑨存储设计数据 

　　DC不会自动存储综合后的设计结果，因而需要在离开 DC 时手动存储设计数据。比如存储网表、延时信息等数据文件，ddc文件。

四：例子（练习lab1）

 1：准备好rtl代码(放在rtl文件夹里)，约束文件(scripts里)，库文件(.synopsys_dc.setup)   .

　　

　　$ ls -al  #可以看到.synopsys_dc.setup文件，gvim打开该文件（截取部分如下图）

　　

　　12-19行，alias命令是对后面的变量起简称；

　　33-34行，source命令，在当前命令下引用该文件；

　　打开common_setup.tcl文件，如下图

　　

　　

　　common_setup.tcl文件定义了库的名字和名称，上面是逻辑库，下面物理库：

　　5行：定义库的搜索路径，当找不到库时，从这个路径中寻找

　　8行：定义target library使用的库（注意，只是定义一个变量）

　　10行：定义图形库变量

　　15行：定义顶层设计库的变量名称

　　17行：定义milkyway（参考）库（的位置）

　　19行：定义工艺库（的位置）

　　21行：定义寄生参数库（的位置）

　　23行：定义工艺库和寄生参数库的映射关系库（的位置）

 　　打开dc_setup.tcl文件，如下图

　　

　　dc_setup.tcl文件就是指定库了，而不是单单地定义了，ser_app_var是定义DC内部变量，4~7这是指定搜索路径个各种库的路径和名称

　　4行：search_path搜索路径

　　下面的物理库设置中：

　　13行：指定milkyway（参考）库的名称

　　14行：指定当前设计的库的名称

　　16行：创建milkyway库，格式如图上面，需要工艺库、参考、当前设计库

　　19行：打开当前的设计库

　　20行：加载寄生参数（库）

 2：启动dc

　　

3：读代码前的检查

　　*检查库是否正确设置

 　　，printvar link_library，printvar search_path

　　*检查逻辑库和物理库的一致性（检查可能不会通过，结果不影响综合的话，可以忽略）

　　check_library

　　*检查寄生参数文件和工艺库文件的一致性：（物理综合的时候需要检查）

　　check_tlu_plus_files

　　通过的话会有三个passed

4：读入代码和查看设计

　　*读入代码：

　　输出：

　　

　　*读入代码后，查看顶层设计；也可通过 current_design top.v设置顶层设计

　　

　　*link设计：查看当前综合的设计是否缺少子模块，返回值为1，说明子模块完整。

　　

　　*检查当前设计的连接性层次性（设计是否有问题）check_design

　　check_design  返回值为1则正确，但warning有时也要解决。

　　*以ddc的格式保存未映射的设计（注意需要先创建unmapped文件夹，但每次改变verilog时，都要重新刷新此句）：

　　Write  -hierarchy  -f  ddc  -out  unmapped/TOP.ddc

　   *查看内存中的设计与库

　　

　　

5：插入约束设计，在scripts文件里

　　

　　可在此处加上check_timing

6：进行综合

　　compile_ultra

7:  综合后的检查（检查不通过的需要优化，这里只作为一般流程，没有进行优化）

　　report_constraint -all  （查看是否违规）

　　report_timing （查看时序报告），report_timing -delay_type max ;#查看最差路径

　　report_area （查看面积情况）

　　

　　

8:  保存综合后的设计（注意先创建mapped这个文件夹）