综合与Design Compiler(干净版)

### 综合与Design Compiler详解 #### 一、综合综述 ##### 1.1 什么是综合？ 综合是指使用软件工具自动将高级别的电路描述转换为低级别的电路表示的过程。这一过程通常涉及到从行为级描述或寄存器传输级(Register Transfer Level, RTL)描述到门级(netlist)描述的转换。综合技术的发展极大地提高了集成电路设计的效率和自动化程度。 ##### 1.2 综合的不同层次 根据设计描述的抽象级别，综合可以分为以下几个层次： ###### 1.2.1 逻辑级综合 在逻辑级综合中，电路被描述为布尔方程的形式，基本单元如触发器和锁存器等通过元件实例化的方式表达。这种层次的描述较为具体，接近于电路的物理实现。例如，一个加法器可以通过逻辑级描述来定义其内部的逻辑运算和存储单元。 ###### 1.2.2 RTL级综合 与逻辑级综合相比，RTL级综合更加关注电路的行为描述而非具体的物理实现。电路的数学运算和行为功能通过HDL语言的特定运算符和行为结构来描述。对于时序电路，可以在每个时钟边沿明确地描述其行为。这种描述方式允许更高级别的抽象，并且更容易进行逻辑优化和验证。 ###### 1.2.3 行为级综合 行为级综合是最高层次的综合，它描述电路的行为非常抽象，通常不涉及具体的时钟周期和寄存器实例化。电路的行为可以用时序程序的形式来描述，综合工具需要根据设计约束来确定哪些运算可以在哪个时钟周期内完成，并确定如何存储需要跨时钟周期使用的变量值。例如，一个简单的加法操作可能需要多个时钟周期才能完成，这时就需要通过寄存器来保存中间结果。 ##### 1.2.4 Design Compiler 所处的位置 Design Compiler 是 Synopsys 公司开发的一款用于电路综合的核心工具。在设计流程中，Design Compiler 主要负责将 RTL 级别的描述转换为基于工艺库的门级网表。这一工具在从高层次设计到实际芯片制造的过程中处于关键位置。对于高于 RTL 层次的行为级综合，则由 Synopsys 的另一款工具 Behavior Compiler 来完成。 #### 二、Design Compiler 的使用 在实际操作中，使用 Design Compiler 进行电路综合的过程可以大致分为以下几个步骤： 1. **输入描述**：通过 VHDL 或 Verilog HDL 等硬件描述语言编写电路的 RTL 级别描述。 2. **约束条件**：定义电路的设计目标和约束条件，如时序约束、面积限制等。 3. **综合配置**：设置综合参数，选择合适的综合策略。 4. **运行综合**：使用 Design Compiler 工具运行综合过程。 5. **后综合检查**：分析综合后的网表，确保满足所有设计约束条件。 6. **布局布线**：将综合后的网表进一步转换为具体的物理布局。 #### 三、综合的原理与过程 综合的过程主要包括三个阶段：转换(translation)、映射(mapping)与优化(optimization)。 1. **转换(Translation)**：将 HDL 描述转换为与工艺无关的 RTL 网表。 2. **映射(Mapping)**：根据指定的工艺库，将 RTL 网表映射到门级网表。 3. **优化(Optimization)**：根据设计约束条件，对门级网表进行优化以满足时序、面积等方面的要求。 通过这些步骤，Design Compiler 能够有效地将高级别的电路描述转换为适合制造的门级网表，从而实现了从概念设计到实际产品的转化。