図面 (/)

技術 レイアウト設計を考慮したLSI論理設計支援システム

出願人 日本電気株式会社
発明者 谷下久斗
出願日 1997年9月26日 (23年1ヶ月経過) 出願番号 1997-279533
公開日 1999年4月13日 (21年7ヶ月経過) 公開番号 1999-102385
状態 特許登録済
技術分野 CAD ICの設計・製造(配線設計等)
主要キーワード 定義信号 設計単位 入出力論理 マクロモジュール 定義箇所 統合作業 分割作業 モジュール回路
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1999年4月13日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (10)

課題

論理設計設計単位である論理マクロから、レイアウト設計の設計単位である物理マクロへの変換作業を自動化することによって、大規模高性能なLSIを効率よく設計可能とするLSI論理設計支援システムの提供。

解決手段

レジスタトランスファーベルハードウェア記述言語(「RTL言語」という)で記述された論理設計の単位である論理マクロを分割する場合、前記論理マクロの前記記述中に分割専用記述を付与し、前記分割専用記述を解析して前記論理マクロをレイアウト設計の単位となる物理マクロに自動的に分割する手段(図1の102)、分割された中間マクロについて統合を必要とするものを統合する手段(図1の105)と、マクロの入出力信号を自動的に定義する手段(図1の107)と、を備える。

概要

背景

通常、LSIの設計は、論理設計段階からレイアウト設計段階という手順(設計工程)を踏んで行われる。

論理設計工程では、機能記述または動作記述言語によってLSIの機能仕様記述し、機能シミュレーションを行い、機能の正当性を確認する。次に、レジスタトランスファーベルハードウェア記述言語であるRTL言語によって論理回路の構成を記述し、論理合成ツールまたは回路入力ツールなどを用いて論理ネットリストを作成する。

レイアウト設計工程では、論理設計工程で作成した論理ネットリストを入力とし、配置・配線を行って、物理ネットリストを作成する。

規模かつ高性能なLSIを設計する場合においては、論理設計とレイアウト設計の工程間のスムーズな情報伝達が重要となる。すなわち、論理設計の段階において、レイアウト設計を考慮して設計を進める必要がある。

レイアウト設計を考慮した論理設計の従来技術として、例えば特開平6−83904号公報には、レイアウト処理が容易なネットリストの生成を行う論理合成装置が提案されている。その概要は、レイアウト容易性を判定するために配線通過領域数という情報をマクロセルライブラリに持たせ、論理最適化の後処理で、ネットリスト中のセルを配線通過領域数の大きいものに置き換えることによってレイアウト処理を容易とするものである。

一方、近時、LSIの設計手法としては、階層的設計手法により設計が行われている。これは、大規模なLSIをいくつかの階層、例えば、チップ階層、モジュール階層、サブモジュール階層等に分割して設計を行う手法でり、同時に、複数のモジュールを複数の設計者並行して設計することができる。

階層的設計手法の従来技術として、例えば特開平4−213167号公報には、機能モジュールマクロで定義し、定義されたマクロを用いて回路動作を記述することによって機能モジュールを統合化するようにした回路設計方式が提案されている。この回路設計方式は、予め設計の基本単位となる「マクロ」と呼ばれるモジュール回路を作成してライブラリ化しておき、論理合成の段階でライブラリ化されたマクロモジュールを使うことによってLSIの階層的設計手法の効率化を図るものである。

概要

論理設計の設計単位である論理マクロから、レイアウト設計の設計単位である物理マクロへの変換作業を自動化することによって、大規模で高性能なLSIを効率よく設計可能とするLSI論理設計支援システムの提供。

レジスタトランスファーレベルのハードウェア記述言語(「RTL言語」という)で記述された論理設計の単位である論理マクロを分割する場合、前記論理マクロの前記記述中に分割専用記述を付与し、前記分割専用記述を解析して前記論理マクロをレイアウト設計の単位となる物理マクロに自動的に分割する手段(図1の102)、分割された中間マクロについて統合を必要とするものを統合する手段(図1の105)と、マクロの入出力信号を自動的に定義する手段(図1の107)と、を備える。

目的

したがって、本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、論理設計の設計単位である論理マクロから、レイアウト設計の設計単位である物理マクロへの変換作業を自動化することによって、大規模で高性能なLSIを効率よく設計可能とするLSI論理設計支援システムを提供することにある。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
2件

この技術が所属する分野

ライセンス契約や譲渡などの可能性がある特許掲載中! 開放特許随時追加・更新中 詳しくはこちら

請求項1

レジスタトランスファーベルハードウェア記述言語(「RTL言語」という)で記述された論理設計の単位である論理マクロを分割する場合、前記論理マクロの前記記述中に分割専用記述を付与し、前記分割専用記述を解析して前記論理マクロをレイアウト設計の単位となる物理マクロに自動的に分割および統合する手段と、前記分割及び統合された物理マクロの入出力信号を自動的に定義する手段と、を備え、レイアウト設計を考慮した論理設計を行うことを特徴とするLSI論理設計支援システム

請求項2

ハードウェア記述言語により記述された論理マクロを入力し前記論理マクロ記述を解析して前記論理マクロ記述中に予め定められた所定の分割指定専用記述を検出した際に、前記論理マクロを分割の指定に従い前記論理マクロを複数の中間マクロに分割する分割手段と、前記自動分割処理手段で複数に分割された中間マクロについて統合を必要とする中間マクロを自動的にレイアウト設計の単位となる物理マクロとして統合する統合手段と、分割された中間マクロ及び統合された中間マクロに対して、前記論理マクロの記述における入出力論理マクロ及び前記中間マクロで扱う信号情報から前記中間マクロに対して入出力信号記述を定義・生成して該中間マクロの物理マクロとして出力する入出力信号発生手段と、を備え、前記生成された物理マクロに基づき論理合成し、前記物理マクロのネットリスストからレイアウトを行う、ことを特徴とするLSI論理設計支援システム。

請求項3

(a)ハードウェア記述言語により記述された論理マクロを入力し前記論理マクロ記述を解析し該論理マクロ記述中に予め定められた所定の分割指定専用記述を検出した際に、前記論理マクロを、分割の指定に従い前記論理マクロを複数の中間マクロに分割する分割手段、(b)前記自動分割処理手段で複数に分割された中間マクロについて統合を必要とする中間マクロを自動的にレイアウト設計の単位となる物理マクロとして統合する統合手段、及び、(c)分割された中間マクロ及び統合された中間マクロに対して、前記論理マクロの記述における入出力論理マクロ及び前記中間マクロで扱う信号情報から前記中間マクロに対して入出力信号を定義・生成して該中間マクロの物理マクロとして出力する入出力信号発生手段、の上記(a)〜(c)の各手段をコンピュータで機能させるためのプログラムを記録した記録媒体

技術分野

0001

本発明は、LSIの論理回路設計方式に関し、特に高性能LSIの階層的化計手法を用いた論理設計方式に関する。

背景技術

0002

通常、LSIの設計は、論理設計段階からレイアウト設計段階という手順(設計工程)を踏んで行われる。

0003

論理設計工程では、機能記述または動作記述言語によってLSIの機能仕様記述し、機能シミュレーションを行い、機能の正当性を確認する。次に、レジスタトランスファーベルハードウェア記述言語であるRTL言語によって論理回路の構成を記述し、論理合成ツールまたは回路入力ツールなどを用いて論理ネットリストを作成する。

0004

レイアウト設計工程では、論理設計工程で作成した論理ネットリストを入力とし、配置・配線を行って、物理ネットリストを作成する。

0005

規模かつ高性能なLSIを設計する場合においては、論理設計とレイアウト設計の工程間のスムーズな情報伝達が重要となる。すなわち、論理設計の段階において、レイアウト設計を考慮して設計を進める必要がある。

0006

レイアウト設計を考慮した論理設計の従来技術として、例えば特開平6−83904号公報には、レイアウト処理が容易なネットリストの生成を行う論理合成装置が提案されている。その概要は、レイアウト容易性を判定するために配線通過領域数という情報をマクロセルライブラリに持たせ、論理最適化の後処理で、ネットリスト中のセルを配線通過領域数の大きいものに置き換えることによってレイアウト処理を容易とするものである。

0007

一方、近時、LSIの設計手法としては、階層的設計手法により設計が行われている。これは、大規模なLSIをいくつかの階層、例えば、チップ階層、モジュール階層、サブモジュール階層等に分割して設計を行う手法でり、同時に、複数のモジュールを複数の設計者並行して設計することができる。

0008

階層的設計手法の従来技術として、例えば特開平4−213167号公報には、機能モジュールマクロで定義し、定義されたマクロを用いて回路動作を記述することによって機能モジュールを統合化するようにした回路設計方式が提案されている。この回路設計方式は、予め設計の基本単位となる「マクロ」と呼ばれるモジュール回路を作成してライブラリ化しておき、論理合成の段階でライブラリ化されたマクロモジュールを使うことによってLSIの階層的設計手法の効率化を図るものである。

発明が解決しようとする課題

0009

しかしながら、上記した従来技術は下記記載の問題点を有している。

0010

(1)第1の問題点は、高性能LSIの設計用システムとしては不十分である、ということである。以下、その理由を説明する。

0011

論理設計の単位となる論理マクロと、レイアウト設計の単位となる物理マクロは、その大きさが異なる場合が一般的である。

0012

高性能LSIの設計においては、論理マクロは論理の見やすさ、論理検証や論理合成の行いやすさ等を考慮して作成される。一方、物理マクロは最適なレイアウト設計が出来るような大きさで作成される。この物理マクロを使ってフロアプランを決定し、その後、詳細配置、配線を行うというのがレイアウト設計の一般的な進め方であり、フロアプランの良し悪しで、その後のレイアウト設計の難易度が違ってくる。

0013

したがって、最適なレイアウト設計を行うためには、論理設計用の論理マクロをレイアウト設計用の物理マクロに作り直すことが必要である。

0014

上記特開平6−83904号公報では、論理最適化後のネットリスト中のセルを、配線通過領域数が大きいものに置き換えるだけでレイアウト設計が容易になるとしているが、論理マクロと物理マクロの差違に関して考慮がなされていず、論理マクロをそのままレイアウト設計に用いる設計手法をとっており、このままでは、最適なレイアウト設計が出来るという保証がなく、高性能LSIの設計用のシステムとしては不十分である。

0015

(2)第2の問題点は、階層設計の効率化に問題がある、ということである。

0016

上記特開平4−213167号公報においては、理論上は、論理マクロのマクロライブラリと、物理マクロのマクロライブラリを用意しておけば、第1の問題点で説明した論理設計には論理マクロを、レイアウト設計には物理マクロを使い分けるような設計手法を取ることができるが、2種類のマクロライブラリの準備が必要であり、効率的な設計手法とは言い難い。

0017

したがって、本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、論理設計の設計単位である論理マクロから、レイアウト設計の設計単位である物理マクロへの変換作業を自動化することによって、大規模で高性能なLSIを効率よく設計可能とするLSI論理設計支援システムを提供することにある。

課題を解決するための手段

0018

前記目的を達成するため、本発明のレイアウト設計を考慮したLSI論理設計支援システムは、レジスタトランスファーレベルのハードウェア記述言語(「RTL言語」という)で記述された論理設計の単位である論理マクロを分割する場合、前記論理マクロの前記記述中に分割専用記述を付与し、前記分割専用記述を解析して前記論理マクロをレイアウト設計の単位となる物理マクロに自動的に分割および統合する手段と、マクロの入出力信号を自動的に定義する手段と、を備えている。

発明を実施するための最良の形態

0019

本発明の実施の形態について以下に説明する。本発明は、その好ましい実施の形態において、レジスタトランスファレベルのハードウェア記述言語(RTL言語)で記述された論理マクロをレイアウト設計の単位となる物理マクロに自動変換するものである。

0020

より詳細には、本発明の実施の形態は、自動分割処理部(図1の102)と、自動統合処理部(図1の105)と、入出力信号発生処理部(図1の107)と、を有する。

0021

自動分割処理部(図1の102)は、入力データであるRTL記述の論理マクロファイル図1の101)を読み込み、このRTL記述中の分割専用記述(例えば図2の※#cut)を解析して、この分割専用記述に従い論理マクロを中間マクロに分割し中間マクロファイル図1の103、104)として出力する。このため、人手による分割作業を不要とする。

0022

自動統合処理部(図1の105)は、統合を必要とする、分割されたRTL記述の中間マクロファイル(図1の103)を読み込み、自動的にレイアウト設計の単位となる物理マクロとして統合する。このため、人手による統合作業を不要とする。

0023

入出力信号発生処理部(図1の107)は、物理マクロの入出力信号の記述を自動的に定義する。このため、人手による入出力信号の定義を不要としている。

0024

なお、自動分割処理部(図1の102)、自動統合処理部(図1の105)、及び入出力信号発生処理部(図1の107)は、例えばコンピュータ上で実行されるプログラム制御により実現することができる。

0025

次に、上記した本発明の実施の形態について更に詳細に説明すべく、本発明の実施例について図面を参照して詳細に説明する。

0026

図1は、本発明の一実施例に係るLSI論理設計システム処理フローを示す図である。

0027

図1を参照すると、本実施例において、入力データは、RTL記述の論理マクロファイル101である。図2に、RTL記述の論理マクロファイルの一例を示す。なお、図2に示す例では、RTL記述に用いられている言語はHDL言語(ハードウェア記述言語)の一種であり、英小文字はこの言語のキーワードを表し、信号の名前英大文字および数字を使って表すものとする。

0028

図3に、図2に示したRTL記述例に対応する論理マクロのブロック図の例を示す。

0029

以下では、レイアウト設計において、この論理マクロ101を二分割する必要が生じたとものとして、図3において、破線部分、すなわち、加算器(ADD)までの部分(この部分を「物理マクロSUB1」と呼ぶ)と、加算器(ADD)から先の部分(「物理マクロSUB2」と呼ぶ)に分割する場合を例として説明する。

0030

本実施例においては、RTL記述に分割専用記述(「*#cut」文)を設け、その分割専用記述にしたがってRTL記述を分割する。例えば図2に示すRTL記述の例では、5行目の、
*#cutSUB1
が物理マクロSUB1を定義するための分割専用記述である。ここから先の記述、つまり6行目から9行目までが物理マクロSUB1に対応する部分である。

0031

さらに、10行目の、
*#cutSUB2
が物理マクロSUB2を定義するための分割専用記述である。ここから先の記述、つまり11行目から15行目までが物理マクロSUB2に対応する部分である。

0032

さらに、16行目の
*#cutSUB1
は再び物理マクロSUB1を定義している分割専用記述である。ここから先の記述、つまり17行目からファイルの終わりまでが物理マクロSUB1に追加される部分である。

0033

再び図1を参照すると、自動分割処理部102は、RTL記述の論理マクロファイル101を読み込み、分割専用記述(*#cut文)にしたがって入力論理マクロを分割し、分割されたRTL記述の中間マクロファイル103および104を出力する。ここで、中間マクロファイル103と中間マクロファイル104の違いは、統合処理の必要性の有無であり、中間マクロファイル103は統合処理を必要とし、中間マクロファイル104は統合処理を必要としない。

0034

図2のRTL記述の例で説明した物理マクロSUB1は2カ所で分割専用記述によって定義されているため、後述する図1の自動統合処理部105で統合処理をしなければならない。一方、物理マクロSUB2は、定義箇所が1カ所であるため、統合処理をする必要がない。

0035

図4は、分割後の中間マクロファイルの例を示す図である。図1の分割後の中間マクロ103に相当するのが物理マクロSUB1である。図1の分割後の中間マクロ104に相当するのが統合処理を必要としない物理マクロSUB2である。

0036

続いて図1を参照すると、自動統合処理105において、分割後の中間マクロ103の統合処理を行う。図4に示した例では、物理マクロSUB1の部分1の後ろに部分2を加えるだけでよい。

0037

図5に、自動統合処理105によって統合された中間マクロ106の例を示す。図5には、図4(A)の物理マクロSUB1の部分1の後ろに部分2を加えたものが示されている。

0038

このようにして作成された中間マクロは、このままの状態では、マクロの入出力信号が定義されていないため不完全である。したがってマクロの入出力信号を再定義しなければならない。

0039

図1の入出力信号発生処理部107では、統合された中間マクロ106および分割された中間マクロ104に対して、マクロの入出力信号を自動的に発生する処理を行う。

0040

図6図7図8を参照して、入出力信号発生処理部107について説明する。図6は、入出力信号発生処理部107の入力となるデータを示す図である。図6に示す例では、「入力論理マクロの入出力文」(図6(A))と、「中間マクロSUB1」(図6(B)参照)と、「中間マクロSUB2」(図6(C)参照)である。図6(A)の入力論理マクロの入出力文は、図2の第1から第3行の内容(/DATA1、input、output文)である。図6(B)の「中間マクロSUB1は、図5の統合された物理マクロSUB1であり、図6(C)の中間マクロSUB2は、図4(B)の分割された物理マクロSUB2である。

0041

入出力信号発生処理部107は、これらの入力RTL記述を解析して、信号名を抽出し、図7に示すような信号名一覧表を作成する。

0042

図7に示すこの信号名一覧表において、「所属グループ」とは、その信号が所属しているマクロを表す。例えば、図6(B)の中間マクロSUB1には、
RA(0:4),CLK,D0(0:4),RB(0:4),D1(0:4),RC(0:2),D2(0:2),SA(0:5),SEL(0:2)
の、9種類の信号が存在している。

0043

グループ定義信号」とは、RTL記述の式の左辺出現している信号のことである。例えば、図6(B)の中間マクロSUB1では、
RA(0:4),RB(0:4),RC(0:2),SA(0:4)
の4種類の信号が式の左辺で定義されている。このとき、信号名一覧表の「グループ内定義信号」をONにする。

0044

なお、入力論理マクロの入出力文に関しては、input文で定義している信号を「グループ内定義信号」とする。

0045

図6(A)に示す例では、
D0(0:4),D1(0:4),D2(0:2),SEL(0:2),CLK
の5種類の信号が「グループ内定義信号」に該当する。

0046

「グループ内参照信号」とは、RTL記述の式の右辺に出現している信号のことである。例えば、図6(B)の中間マクロSUB1では、
RA(0:4),CLK,D0(0:4),RB(0:4),D1(0:4),D2(0:2),SEL(0:2)
の7種類の信号が式の右辺で参照されている。このとき、信号名一覧表の「グループ内参照信号」をONにする。

0047

なお、入力論理マクロの入出力文に関しては、output文で定義している信号を「グループ内参照信号」とする。図6(A)の例では、
RX(0:5),RQ(0:5)
の2種類の信号が「グループ内参照信号」に該当する。

0048

グループ外定義信号」とは、他のグループで「グループ内定義」されている信号のことである。図7に示す信号名一覧表の例では、中間マクロSUB1中の信号CLKは、入力論理マクロにおいて定義されている。

0049

また、図6(C)の中間マクロSUB2中の信号SA(0:4)は、中間マクロSUB1において定義されている。このとき、信号名一覧表の「グループ外定義信号」をONにする。

0050

「グループ外参照信号」とは、他のグループで「グループ内参照」されている信号のことである。

0051

図7に示す信号名一覧表の例では、中間マクロSUB1中の信号RC(0:2)は、中間マクロSUB2において参照されている。また、中間マクロSUB2中の信号RZ(0:5)は、入力論理マクロにおいてoutput文で参照されている。このとき、信号名一覧表の「グループ外参照信号」をONにする。

0052

このようにして、入力データに含まれるすべての信号について、信号名一覧表の「グループ内定義信号」、「グループ内参照信号」、「グループ外定義信号」、「グループ外参照信号」に該当するかどうかをチェックする。

0053

上記のチェックが終了したら、図8に示すマクロの入出力信号決定ルールに従って、各信号がマクロの入力信号および出力信号にあたるかどうかをチェックする。

0054

図7に示す例では、中間マクロSUB1中の信号CLKは、グループ「中間マクロSUB1」でグループ内参照信号、かつグループ「入力論理マクロ」でグループ外定義信号であり、これは「ルール2」に該当するため、中間マクロSUB1の入力信号となる。

0055

同様に、中間マクロSUB1中の信号RC(0:2)は、グループ「中間マクロSUB1」でグループ内定義信号、かつグループ「中間マクロSUB2」でグループ外参照信号であり、これは「ルール1」に該当するため、中間マクロSUB1の出力信号となる。中間マクロSUB1中の信号RA(0:4)のように、ルール1およびルール2に該当しない信号は、そのマクロの内部信号となる。

0056

以上の処理によって入出力信号の定義が完成し、図1のRTL記述の物理マクロ108が作成される。図9(A)、図9(B)に、自動作成された物理マクロSUB1、SUB2の例をそれぞれ示す。物理マクロSUB1、SUB2には、それぞれ入出力文(input、output)が自動的に定義生成されている。

0057

ここから先は、論理合成システム109によって、物理マクロのネットリスト110が合成され、レイアウトシステム111によってレイアウト処理が行われる。

発明の効果

0058

以上説明したように、本発明によれば、下記記載の効果を奏する。

0059

本発明の第1の効果は、高性能なLSIの設計を容易化する、ということである。その理由は、本発明においては、論理設計の段階でレイアウト設計が行いやすいような物理マクロの作成を考慮出来るようにしたためである。

0060

本発明の第2の効果は、処理時間を短縮して作業工数縮減し、且つ人手による変換エラー等の混入を回避し、生産性、及び信頼性を向上する、という効果を奏する。その理由は、本発明においては、人手で作業することなく論理マクロから物理マクロに自動的に変換出来るように構成したことによる。

図面の簡単な説明

0061

図1本発明の一実施例の処理フローを示す図である。
図2本発明の一実施例を説明するための図であり、RTL記述の論理マクロファイルの一例を示す図である。
図3本発明の一実施例を説明するための図であり、図2のRTL記述に相当するブロック図である。
図4本発明の一実施例を説明するための図であり、分割された中間マクロの一例を示す図である。
図5本発明の一実施例を説明するための図であり、統合された中間マクロの例を示す図である。
図6本発明の一実施例を説明するための図であり、入出力信号発生部107の入力となるデータの一例を示す図である。
図7本発明の一実施例を説明するための図であり、入出力信号発生部107で作成する信号名一覧表の一例を示す図である。
図8本発明の一実施例を説明するための図であり、入出力信号を決定するためのルールの一例を示す図である。
図9本発明の一実施例を説明するための図であり、自動作成された物理マクロの例を示す図である。

--

0062

101RTL記述の論理マクロ
102自動分割処理部
103、104 分割された中間マクロ
105 自動統合処理部
106統合された中間マクロ
107入出力信号発生処理部
108 RTL記述物理マクロ
109論理合成部
110 物理マクロのネットリスト
111 レイアウト

ページトップへ

この技術を出願した法人

この技術を発明した人物

ページトップへ

関連する挑戦したい社会課題

関連する公募課題

ページトップへ

おススメ サービス

おススメ astavisionコンテンツ

新着 最近 公開された関連が強い技術

この 技術と関連性が強い技術

関連性が強い 技術一覧

この 技術と関連性が強い人物

関連性が強い人物一覧

この 技術と関連する社会課題

関連する挑戦したい社会課題一覧

この 技術と関連する公募課題

関連する公募課題一覧

astavision 新着記事

サイト情報について

本サービスは、国が公開している情報(公開特許公報、特許整理標準化データ等)を元に構成されています。出典元のデータには一部間違いやノイズがあり、情報の正確さについては保証致しかねます。また一時的に、各データの収録範囲や更新周期によって、一部の情報が正しく表示されないことがございます。当サイトの情報を元にした諸問題、不利益等について当方は何ら責任を負いかねることを予めご承知おきのほど宜しくお願い申し上げます。

主たる情報の出典

特許情報…特許整理標準化データ(XML編)、公開特許公報、特許公報、審決公報、Patent Map Guidance System データ