13、计算模型的比较与应用

计算模型的比较与应用

1. 不同层次的计算模型

1.1 开关级模型

开关级模型以开关（晶体管）作为基本组件，采用数字值模型。与门级模型不同，它能够反映信息的双向传输，并且可以通过三值模拟进行仿真。

1.2 电路级模型

电路级模型基于电路理论及其组件（电流源、电压源、电阻、电容、电感以及常见的半导体宏模型）进行仿真。仿真涉及偏微分方程，当半导体行为被线性化（近似）时，这些方程为线性方程。该级别最常用的仿真器是 SPICE 及其变体。

1.3 布局模型

布局模型反映实际的电路布局，包含几何信息。由于几何信息不能直接提供行为信息，因此不能直接对布局模型进行仿真。可以通过将布局模型与更高级别的行为描述相关联，或者利用布局级别电路组件的表示知识从布局中提取电路，来推断其行为。在典型的设计流程中，会从布局中提取导线长度和相应的电容，并将其反向注释到更高级别的描述中，以提高延迟和功耗估计的精度。此外，布局信息对于热建模也可能至关重要。

1.4 工艺和器件模型

在更低的层次，可以对制造工艺进行建模。利用这些模型的信息，可以计算器件（晶体管）的参数（增益、电容等）。由于制造工艺的复杂性不断增加，这些模型也变得越来越复杂。

2. 计算模型的比较标准

2.1 表达能力和简洁性

表达能力和简洁性表明哪些系统可以被建模以及模型的紧凑程度。例如，Kahn 进程网络具有很强的表达能力，它是图灵完备的，意味着任何可以在图灵机上计算的问题都可以在 KPN 中计算。而循环静态数据流（CSDF）和同步数据流（SDF）图不是图灵完备的，因