PTPX结合verdi仿功耗

 set power_analysis_mode

-averaged 

平均功耗

vcs仿真截取一段波形,生成.saif文件,在PTPX中读入.saif文件,然后分析得到平均功耗值.

其中生成.saif文件的命令如图:

-time_base

可以理解成瞬时功耗,放到verdi中可以看到每个时刻点的功耗情况,如图:

想要得到这样的瞬时功耗,需要把vcs仿真得到的.fsdb文件读入到PTPX中,然后通过PTPX生成一个带功耗信息的.fsdb文件(px.fsdb).然后将px.fsdb读入到verdi中就可以查看每个时刻点的功耗.

其中,在PXPT读入.fsdb时可能会出现版本不兼容的问题,如图:

在网上查了各种办法都没有解决,最后通过将fsdb转换成vcd文件可以解决这个问题,因为PXPT也可以读入vcd文件.

转换命令:

fsdb2vcd verilog.fsdb -o verilog.vcd

可以理解成这也是一个小软件.至于fsdb和vcd的区别,可以网上自行查资料,简单来说就是vcd文件要比fsdb文件大,等等

有了vcd文件后,将vcd文件读入到ptpx.经过ptpx分析后,吐出新的fsdb文件.因为verdi支持的fsdb版本高,所以可以直接吐出fsdb文件,不然的话需要吐出vcd文件.

这里还有一点需要注意, verdi看功耗波形时,不知如何显示波形请参考以下:

verdi 加载完fsdb后,在波形窗口按g,然后出现如图:

其中Pc(xxx) 就是功耗的波形.

完成的tcl文件如下图:

set link_library {* xxx.db}
set search_path {* ../pr/output/  ../lib_db/}
set power_enable_analysis TRUE

#set power_analysis_mode averaged
set power_analusis_mode time_base

read_verilog digital_top.v
current_design digital_top
link

read_sdc -echo ../syn/sdc/digital_top.sdc

#read_fsdb ../sim/verilog.fsdb -strip_path tb_sim/u_digital_top
read_vcd  ../sim/verilog.vcd -strip_path tb_sim/u_digital_top
#read_saif ../sim/digital_top.saif -strip_path tb_sim/u_digital_top

report_switching_activity -list_not_annotated
check_power
update_power

report_power -hierarchy -verbose

set_power_analysis_options -waveform_format fsdb -waveform_output px

### PTPX 功耗与时钟网络的关系 时钟网络在集成电路设计中扮演着至关重要的角色,尤其对于功耗有着显著影响。时钟树合成 (CTS) 是布局布线过程中非常关键的一个环节,在此阶段会构建用于分配时钟信号到各个寄存器的结构[^1]。 时钟网络消耗的能量主要来源于两个方面:动态功耗和泄漏功耗。其中,动态功耗由开关活动引起,而时钟信号通常是电路中最活跃的部分之一;因此,它占据了总动态功耗的重要比例。具体来说,内部功率(int power)、切换功率(switching power) 和漏电功率(leakage power) 都会在一定程度上受到时钟网络特性的影响[^2]。 为了更好地理解这一点,可以通过分析不同工作场景下的功耗情况来评估时钟网络的效果。例如,当某些模块未被激活但仍存在功耗时,应该检查这些模块中的时钟是否已被适当关闭。这一步骤可以在仿真工具如 Verdi 中通过观察波形文件完成,从而确认输入端口的状态并采取相应措施减少不必要的能量损失。 ### 优化方案 针对时钟网络带来的高功耗问题,以下是几种有效的优化策略: #### 使用门控时钟技术 引入门控机制能够有效地阻止不必要翻转的发生,进而降低整体能耗。这种方法允许仅向真正需要更新状态的组件发送时钟脉冲,而不是在整个芯片范围内无差别地传播时钟信号。实现方式包括但不限于逻辑综合期间自动插入 clock gating 单元或是手动指定特定条件下启用/禁用时钟路径。 ```verilog // 示例:简单的时钟门控单元 module clk_gate ( input wire clk, input wire en, // enable signal output reg gated_clk ); always @(posedge clk or negedge rst_n) if (!rst_n) gated_clk <= 0; else if(en) gated_clk <= clk; endmodule ``` #### 调整时钟频率 合理规划系统的运行速度同样有助于节省电力资源。通常情况下,默认设置可能并非最优解,尤其是在多核架构或多任务处理环境中更是如此。通过对实际需求进行细致考量后调整各部分的工作速率,既能满足性能指标又能达到节能目的。 #### 改善时钟缓冲器配置 精心挑选合适的驱动强度及时序参数可以改善时钟分布的质量,减小时钟偏斜(clock skew),提高同步效率的同时也减少了因过度补偿而导致额外损耗的可能性。此外,利用 H-tree 或者鱼骨型拓扑等先进布局算法也有助于形成更加均匀稳定的全局时钟框架。
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