電源域,時鐘域,復位域

2021-08-11 14:42:05 字數 2251 閱讀 7479

許多新的soc設計必須整合很多功能並消耗非常低的功耗,即設計可能會有很多時鐘域,電源域和復位域。例如,我們最近分析的乙個設計具有接近20個電源域,超過200個時鐘域和最多32個復位域。標準驗證工具和方法沒有提供可靠的方法來分析不同的域並全面驗證其互操作性。因此,開發多域驗證(mdv)以解決這一領域的挑戰很有意義。

多域驗證從upf檔案提取出電源域的資訊,從時鐘樹提取出時鐘域資訊,以及從復位數提取出復位域。同樣重要的是控制這些域的邏輯功能:電源控制訊號,時鐘門控訊號和復位使能訊號。對於每種域,都有三方面的資訊如圖5所示:域結構資訊,域控制邏輯和跨域訊號。

如圖6所示,多域驗證過程被垂直劃分為3部分:域結構驗證,域控制驗證和域交叉驗證。不是一次驗證乙個域,這種垂直相位(異相)方法是獨特的。它允許使用者先關注總圖,例如,如果電源域spec是錯的,或者沒有很好地定義時鐘樹,那就不會有效地檢查出跨電源域/時鐘域訊號的細節違規了。使用者應該首先專注於優化upf,時鐘樹和復位樹。乙個階段完成後,再移動到後一階段。

a. 域結構驗證

並非一次乙個地驗證域的結構,多域驗證同時提取、驗證電源域,時鐘域和復位域,它可以讓我們理解域結構(時鐘樹和復位樹)是如何被其它域影響的。

例如,如圖7所示,存在許多具有挑戰性的情況:

在多電源域中的復位樹--期望復位訊號從乙個always-on(始終開啟)域產生,並且在其它電源域消耗。然而,如果乙個復位訊號從乙個電源域產生,而扇出到另乙個電源域是有潛在風險的。

在多電源域中的時鐘樹--類似於復位樹,如果時鐘訊號從乙個always-on(時鐘開啟)域產生,並且在其它電源域消耗,這是沒有問題的。但如果乙個時鐘訊號從乙個電源域產生,而扇出到另乙個電源域也是有風險的。

在多復位域中的時鐘樹--會有潛在的非同步復位域交叉問題。此外,設計的一部分可以被復位,而另一部分不被復位,準確無誤地復位改設計將變得困難。

還有一些在設計中常見的情況:

在多復位域中的乙個電源線網 --電源線網覆蓋多復位域是很正常的。

在多時鐘域中的乙個電源線網--電源線網覆蓋多時鐘域是很正常的。

在多時鐘域中的復位樹--復位樹被用在多時鐘域中是很正常的。但是,復位訊號必須在使用之前同步到每個時鐘域,復位訊號被非同步地斷言,但是必須相對於目標時鐘域被同步地移除。

結構驗證的目的是確保電源網,時鐘訊號和復位訊號正確分布到設計的不同部分。 在此過程中,域是清晰的,即域邊界被畫出,並且計算域的數量。 然後,對於設計中的每個設計元素(例如暫存器,儲存器陣列和模組),我們將知道與其相關聯的電源域,時鐘域和復位域。

b. 域控制驗證

由於電源開關,頻率開關和時鐘門控是低功率設計的常見做法,因此,重要的是驗證域控制訊號。從圖5中,域控制訊號包括電源開關,isolation和retention (都是upf基礎知識)控制訊號;時鐘選擇,控制,門控訊號;復位控制及門控訊號。電源控制訊號是由電源控制器產生。時鐘控制訊號可能有很多**。對於動態電壓和頻率開關,時鐘頻率選擇訊號可以從電源控制器產生,對於dft,掃瞄和功能時鐘選擇訊號可以來自測試控制器。其它內部時鐘決定於操作模式和軟體程序。它們被配置暫存器定向或不定向地控制。在區域性,驅動資料路徑的時鐘可以被使能訊號關閉以減少功耗。在檢查完所有這些控制邏輯扇出到時鐘樹之後,很有可能時鐘由比時鐘樹本身更複雜的邏輯網路控制。

對於域控制訊號,有兩方面需要被驗證:

域依賴 -- 確保控制訊號是:

2. 功能--正確地開啟或關閉域。電源,時鐘和復位訊號必須在精確的序列之後被斷言和去除。對應的控制訊號,電源開關,時鐘和復位門控邏輯必須在正確的時間具有正確的值。

域控制邏輯,特別是時鐘控制邏輯,可能非常複雜。不可能模擬所有可能的情況,因此,形式驗證自然適合這種時鐘樹結構連線驗證。

c. 域交叉驗證

在域結構驗證之後,我們將知道與每個設計元素(例如暫存器,儲存器陣列和模組)相關聯的電源,時鐘和復位域。 域交叉分析將檢查所有

資料相關元素。

域控制驗證將驗證設計元素的電源,時鐘和復位域。 如果有任何型別(電源,時鐘或復位域)的域交叉,可以執行傳統的域交叉驗證確保交叉正確實施。利用現有的同類域驗證技術是非常有益的。cdc和其他域驗證工具是成熟的,並具有全面的除錯環境。一旦域交叉驗證要求已經建立,它們可以在區域性部署以驗證模組之間的所有交叉。

總結本文介紹了多域驗證方法來在rtl級驗證電源域,時鐘域和復位域。通過一起表示和驗證3種域,它能更直觀地讓人理解他們之間的相互作用,因此,在設計週期中,盡早地預見任何域問題。多域驗證過程被垂直劃分為3部分:域結構驗證,域控制驗證和域交叉驗證。這種分而治之的方法使我們能夠專注於多域驗證問題的不同方面。雖然我們必須要為多域結構和控制驗證開發新的演算法,但我們可以利用已建立的同類工具來執行常見時鐘域,電源域和復位域交叉驗證。使用多域驗證,所有域間問題現在都可以完全自信地進行驗證。

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