Rechnergestützter VLSI-Entwurf

Transkript

1 Schaltungsanalyse Dipl.-Ing. Seite ANA/1

2 Analyse - Übersicht Überprüfen des Entwurfs auf: - Funktion - Zeitverhalten - Kosten - Leistungsaufnahme - EMV -... Vergleich der Spezifikation mit der Implementierung Methoden: - Review - Versuch - Beweis Je später ein Fehler entdeckt wird, um so teurer ist seine Behebung. Seite ANA/2

3 Review Manuelle Analyse der Entwurfsdokumente Komplexität der Entwurfsdaten Simulation durch Reviewer Handhabung informeller Entwurfsdokumente Erkennen von Definitionsfehlern Kosten der Fehlerbehebung Seite ANA/3

4 Versuch Experimentelle Analyse eines Modells oder Prototypens Simulation oder Test der Realisierung Setzt Modell oder Realisierung voraus Beobachten des Verhaltens bei Anregung durch Stimuli Auch als Test nach der Produktion Seite ANA/4

5 Versuch - Forts. Abbruch bei ausreichend geringer Fehlerentdeckungsrate Fehlerentdeckungsrate Zahl der erkannten Fehler Zeitintervall Qualität abhängig von - Umfang und Art der Stimuli - Auswertung der Versuche - geeignetes Bezugsintervall Wichtig ist ein geeignetes (logisches) Fehlermodell Vielfach Kombination von Versuch und Review Seite ANA/5

6 Simulation Simulation durch Software: - Interpretiert - Compiliert Hardwarebeschleuniger für die Simulation Emulation (z.b. FPGA) Prototyp Beachten: - Simulationseffizienz - Simulationstreue Seite ANA/6

7 Stimulierzeugung Direkte Wertzuweisung Testbench Integration in Testumgebung ( Hardware-in-the-loop ) Seite ANA/7

8 Inspektion des Verhaltens Waveform- oder Pattern-Inspektion Komprimierte Darstellung vereinfacht die Auswertung (z.b. assert in VHDL) Vergleich mit golden unit oder abstrakterem Modell Integration in das Gesamtsystem Seite ANA/8

9 Beweis - Formale Verifikation Mathematische Überprüfung der Äquivalenz von Spezifikation und Implementierung Setzt formale Beschreibung voraus Methoden: - Electrical-Rule-Checker - Design-Rule-Checker - Statische Timing Analyse - Lebendigkeit und Verklemmungsfreiheit (Petri-Netze) Seite ANA/9

10 Timinganalyse Ziel: - zeitlich korrektes Verhalten prüfen - Taktperiode bestimmen Dynamische Analyse - berücksichtigt nur ausgewählte Pfade - berücksichtigt ggf. nicht alle relevanten Pfade Statische Analyse - Ergebnis unabhängig von Stimuli - berücksichtigt auch irrelevante Pfade Seite ANA/10

11 Leistungsaufnahme P Core G f S 6µW für eine 0,8µ-Technologie (6µW) G= Grösse in KGatter, f= Frequenz in Mhz, S= Schaltfaktor (typ. < 0,25). P I/O (I nenn 0,05 C load 0,0125) G f S P st für eine 0,8µ-Technologie I nenn = Nennstrom in ma, C load = Kapazitive Last in pf, G= Grösse in KGatter, f= Frequenz in Mhz, S= Schaltfaktor (typ. < 0,25), P st = Statische Last. Seite ANA/11

12 Zeitverhalten bei Spannung und Temperatur T = K p * K t * K v * T typ K p = Prozessfaktor, K t = Temperaturfaktor, K v = Versorgungsspannungsfaktor, T typ = typischer Wert. Temperaturfaktor: Versorgungsspannungsvektor: Seite ANA/12