Design Compiler：常量触发器的移除

相关阅读Design Compilerhttps://blog.csdn.net/weixin_45791458/category_12738116.html?spm1001.2014.3001.5482简介其实在下面这篇关于Formality的文章中笔者已经介绍了常量触发器的移除但仅提了一句“当Design Compiler识别到常量触发器后它会将其从设计中移除并直接传播常量逻辑”本文旨在详细讨论Design Compiler对常量触发器的优化方式。Formality时序变换一常量触发器移除https://chenzhang.blog.csdn.net/article/details/145312557首先回顾一下常量触发器的概念设计中的某些触发器可能永远不会改变其状态因为它们的一个或多个输入引脚上有常量值。这些常量值可能是直接出现在输入端也可以是通过优化扇入的逻辑锥而最终导致触发器的常量输入移除这些触发器可以显著改善面积。下面以图1为例介绍常量触发器的概念其中t1_reg是不带复位/置位端的触发器而t2_reg是带异步复位的触发器。图1 综合前设计为了固定输入端口的值为常量可以使用set_logic_one命令注意不可以使用set_case_analysis命令如下所示。dcnxt_shell set_logic_one [get_ports d]默认情况下Design Compiler在综合过程中会将所有常量触发器移除如图2所示因为移除它们对设计的功能没有影响并提示以下信息。Information: The register t1_reg is a constant and will be removed. (OPT-1206)图2 综合后设计对应图1需要注意的是常量传播到触发器t2_reg的数据输入端就停止了这是因为触发器t2_reg拥有异步复位功能其状态可以通过异步复位改变因此没有被认定为是常量触发器。表1列出了所有可以被移除的常量触发器类型假设表中的复位/置位都是高电平有效。表1 常量触发器类型触发器类型数据输入置位复位简单触发器常量1或0无无带置位的触发器常量1无要求无带置位的触发器无要求常量1无带复位的触发器常量0无无要求带复位的触发器无要求无常量1带复位/置位的触发器常量1无要求常量0带复位/置位的触发器常量0常量0无要求优化控制如果用户出于一些设计原因想要保留常量触发器可以通过一些控制变量和命令完成下面将依次介绍首先介绍的是compile_seqmap_propagate_constants变量、compile_seqmap_propagate_high_effort变量和set_compile_directives命令它们很早就存在于Design Compiler中了而set_constant_register_removal命令较新因此最后介绍。compile_seqmap_propagate_constants变量如果把compile_seqmap_propagate_constants变量默认值为true设置为false则综合工具会保留常量触发器并将其认定为是非常量状态图3展示了将compile_seqmap_propagate_constants变量设置为false后的综合结果。从图中可以看出常量触发器t1_reg得以保留。图3 综合后设计对应图1compile_seqmap_propagate_high_effort变量默认情况下Design Compiler会尝试寻找那些无法逃脱其复位状态的触发器并将这些触发器视为常量触发器后移除图4展示了一个例子其中带异步复位的触发器t2_reg一旦进入复位状态即输出0就会因为反馈路径导致数据输入端为0。图4 综合前设计需要注意的是只有开启了常量触发器的识别后通过compile_seqmap_propagate_constants变量或set_constant_register_removal命令compile_seqmap_propagate_high_effort变量默认值为true才能控制是否进行这种优化。set_compile_directives命令set_compile_directives命令提供了-constant_propagation选项如果-constant_propagation选项指定为false则可以阻止常量传播及常量触发器的识别并将其认定为是非常量状态下面展示了该命令的用法。dcnxt_shell set_app_var compile_seqmap_propagate_constants true dcnxt_shell set_compile_directives -constant_propagation false [get_cells t1_reg] dcnxt_shell set_logic_one [get_ports d]图5展示了这种情况下的综合结果。图5 综合后设计对应图1dcnxt_shell set_app_var compile_seqmap_propagate_constants true dcnxt_shell set_app_var compile_seqmap_propagate_high_effort true dcnxt_shell set_compile_directives -constant_propagation false [get_cells t2_reg]图6展示了这种情况下的综合结果。图6 综合后设计对应图4该命令可能会影响触发器扇入的逻辑锥优化图7给出了一个例子。图7 综合前设计dcnxt_shell set_app_var compile_seqmap_propagate_constants true dcnxt_shell set_compile_directives -constant_propagation false [get_cells x1] dcnxt_shell set_logic_zero [get_ports d]图8展示了这种情况下的综合结果。图8 综合后设计对应图7需要注意的是该命令只能用于阻止移除常量触发器而不能用于指定移除常量触发器当compile_seqmap_propagate_constants变量设置为false时即使-constant_propagation选项指定为true也无法移除常量触发器如下所示。dcnxt_shell set_app_var compile_seqmap_propagate_constants false dcnxt_shell set_compile_directives -constant_propagation true [get_cells t1_reg] dcnxt_shell set_logic_one [get_ports d]图9展示了这种情况下的综合结果。图9 综合后设计对应图1set_constant_register_removal命令Design Compiler在2019版本推出了set_constant_register_removal命令该命令可以在指定触发器上设置set_constant_register_removal属性用于控制是否移除常量触发器下面展示了该命令的用法。dcnxt_shell set_constant_register_removal [get_cells t1_reg] true当set_constant_register_removal属性设置为false时其优先级大于compile_seqmap_propagate_constants变量和set_compile_directives命令当set_constant_register_removal属性设置为true时其优先级大于compile_seqmap_propagate_constants变量但小于set_compile_directives命令。下面展示了一些例子。dcnxt_shell set_app_var compile_seqmap_propagate_constants true dcnxt_shell set_compile_directives -constant_propagation true [get_cells t1_reg] dcnxt_shell set_constant_register_removal [get_cells t1_reg] false dcnxt_shell set_logic_one [get_ports d]图10展示了这种情况下的综合结果。图10 综合后设计对应图1dcnxt_shell set_app_var compile_seqmap_propagate_constants false dcnxt_shell set_compile_directives -constant_propagation true [get_cells t1_reg] dcnxt_shell set_constant_register_removal [get_cells t1_reg] true dcnxt_shell set_logic_one [get_ports d]图11展示了这种情况下的综合结果。图11 综合后设计对应图1dcnxt_shell set_app_var compile_seqmap_propagate_constants false dcnxt_shell set_compile_directives -constant_propagation false [get_cells t1_reg] dcnxt_shell set_constant_register_removal [get_cells t1_reg] true dcnxt_shell set_logic_one [get_ports d]图12展示了这种情况下的综合结果。图12 综合后设计对应图1需要注意的是以上所说的常量触发器移除的前提是该单元没有被设置dont_touch、size_only属性。这些属性会影响常量触发器移除但不会影响常量传播。常量时钟默认情况下如果触发器的时钟输入端为常量该触发器不会被认定为是常量触发器但如果将compile_seqmap_propagate_constant_clocks变量默认值为false设置为true则会被认定为是常量触发器前提是通过compile_seqmap_propagate_constants变量或set_constant_register_removal命令开启了常量触发器的识别常量值由Design Compiler决定下面给出了一个例子。图13 综合前设计dcnxt_shell set_app_var compile_seqmap_propagate_constants true dcnxt_shell set_app_var compile_seqmap_propagate_constant_clocks true dcnxt_shell set_logic_one [get_ports clk1]图14 综合后设计对应图13特殊属性compile_seqmap_propagate_constants_size_only变量一般情况下被设置dont_touch、size_only属性的触发器不会被认定为是常量触发器常量也无法穿过这些触发器但如果compile_seqmap_propagate_constants_size_only变量默认值为false设置为true则常量会穿过拥有size_only属性的触发器即使该触发器不会被移除前提是通过compile_seqmap_propagate_constants变量或set_constant_register_removal命令开启了常量触发器的识别下面给出了一个例子。dcnxt_shell set_app_var compile_seqmap_propagate_constants true dcnxt_shell set_app_var compile_seqmap_propagate_constants_size_only true dcnxt_shell set_logic_zero [get_ports d] dcnxt_shell set_size_only [get_cells t1_reg]图15展示了这种情况下的综合结果。图15 综合后设计对应图7边界优化常量是否能跨越层次结构传播与边界优化有关关于更详细信息请参考下面博客中的“对于禁止“跨层次结构常量和等价与反向等价信息传播”的特殊处理”一节。Design Compiler边界优化(Boundary Optimization)https://chenzhang.blog.csdn.net/article/details/145666047写在最后Design Compiler NXT在2022版本推出了report_transformed_registers命令该命令可以报告工具在优化过程中对寄存器包括触发器和锁存器进行的所有变换详细内容可以参考下面的博客。SDC命令详解使用report_transformed_registers命令进行报告https://blog.csdn.net/weixin_45791458/article/details/158101563?sharetypeblogdetailsharerId158101563sharereferPCsharesourceweixin_45791458spm1011.2480.3001.8118