低功耗设计及其UPF实现第二节
通过上一节对基本概念的了解之后，我们对下面的基本概念进行跟进一步学习。
Power domain
对于upf的实现，我们必须要有一个pd，哪怕只有一个aon的pd，任何一个逻辑只能属于一个pd，不能同时属于两个pd。允许嵌套的pd，即一个pd里面还有另外的pd。下面是一个例子。注意:一般定义top为aon pd，这会大大降低实现难度，top上的端口input，output，inout也是aon的。
图 1
UPF描述：
create_power domain Top // 创建TOP PD
create_power_domain pd1 -elements
u_dhm_core // 创建 TOP下的pd1
pd的scope的概念，对于hier的upf调用，我们使用scope,如果子模块的upf在top中调用我们使用scope
upf描述：load upf -scope u_dhm_core core.upf
或者>set scope u_dhm_core
>load_upf core.upf
Pd的划分
如果把B定义成一个pd，那么B下面所有的逻辑都是这个pd的，图2紫色upf描述。
如果把A定义成一个pd，如果A下面还有逻辑不是这个pd的，图2绿色upf描述。
有时候大家想使用图三红色框图的pd划分，这个时候因为D是A下面的逻辑，我们需要把D flatten出来做一个VA（voltage area），再使用PD1去供电，这样实现的难度很大，一般不建议。同理，也不建议像图4那样去定义pd，如果非要这样，图4左图需要使用下面的upf描述
create_power_domain PD1 -elements {A} //定义A及其附属结构为pd1。
create_power_domain PD2 -elements {A/C}//定义A下面C的附属结构为pd2。
图4右图需要使用下面的upf描述
create_power_domain pd1 -elements {B}
create_power_domain pd2 -elements {B/F}
图 2
图 3
图 4
Pd的具体实现
不同的pd划分，后端会在不同的pd上面做VA（voltage area）,并在VA上面做power plan，再放入special cell。图5是pd的划分对应的后端版图的划分，这是一一对应的关系。如果top下面的一个ip里面还有另外的一个pd，我们可以把这个pd flatten出来，如图6所示，即单独把D的逻辑拉到顶层，使用顶层的pd供电，D和C之间的逻辑均需要插入special cells。同理，在图7中，我们也需要把B flatten出来和A在一块VA上。
图 5
图 6
图 7
Supply network
Supply network包含了下面3种元素，supply nets（电线），supply ports（插座）和power switch（开关）。
首先我们学习一些基本的UPF描述去定义Supply network。
- -create_supply_net // 创建一根电线
- -create_supply_port // 创建一根电源
- -connect_supply_net // 把电源和电线连接起来
- –set_domain_supply_net // 告诉工具一个pd里面所有的电源都来自哪一个port
- -create_power_switch // 创建开关
对下面的图8进行supply network举例。
图 8
- 建立两个pd
create_power_domain TOP
create power domain pd1 -elements u_dhm_core
- 建立ports
create_supply_port VDD
create_supply_port VDDL
create_supply_port VSS
- 在top层建立supply nets，信号可以和ports一样。
create_supply_net VDD-domain TOP
create_supply_net VDDL -domain TOP
create_supply_net VSS -domain TOP
- 在pd1创建supply nets，这里的reuse表示从top上的nets可以复用到这里。
create_supply_net VDDL -domain pd1 -reuse
create_supply_net VSS -domain pd1 -reuse
create_supply_net VDDLS1 -domain pd1
- 将ports和nets链接起来
connect_supply_net VDD –ports { VDD }
connect_supply_net VDDL -ports { VDDL }
connect_supply_net VSS -ports {VSS}
- 但是这个时候我们还是不知道top层的电源从哪里过来的。下面的描述告诉工具，top和pd1的电和地来自哪里,TOP的电工具认为可能来自VDDL。所以需要定义。
set_domain_supply_net TOP -primary_power_net VDD -primary_ground_net VSS
set_domain_supply_net pd1 -primary_power_net VDDLS1 -primary_ground_net VSS
Supply set
Supply network包含了下面3种元素，supply nets（电线），supply ports（插座）和power switch（开关）。
首先我们学习一些基本的UPF描述去定义Supply network。
- -create_supply_net // 创建一根电线
- -create_supply_port // 创建一根电源
- -connect_supply_net // 把电源和电线连接起来
- –set_domain_supply_net // 告诉工具一个pd里面所有的电源都来自哪一个port
- -create_power_switch // 创建开关
对下面的图8进行supply network举例。
Supply network包含了下面3种元素，supply nets（电线），supply ports（插座）和power switch（开关）。
首先我们学习一些基本的UPF描述去定义Supply network。
- -create_supply_net // 创建一根电线
- -create_supply_port // 创建一根电源
- -connect_supply_net // 把电源和电线连接起来
- –set_domain_supply_net // 告诉工具一个pd里面所有的电源都来自哪一个port
- -create_power_switch // 创建开关
对下面的图8进行supply network举例。
图 8
- 建立两个pd
create_power_domain TOP
create power domain pd1 -elements u_dhm_core
- 建立ports
create_supply_port VDD
create_supply_port VDDL
create_supply_port VSS
- 在top层建立supply nets，信号可以和ports一样。
create_supply_net VDD-domain TOP
create_supply_net VDDL -domain TOP
create_supply_net VSS -domain TOP
- 在pd1创建supply nets，这里的reuse表示从top上的nets可以复用到这里。
create_supply_net VDDL -domain pd1 -reuse
create_supply_net VSS -domain pd1 -reuse
create_supply_net VDDLS1 -domain pd1
- 将ports和nets链接起来
connect_supply_net VDD –ports { VDD }
connect_supply_net VDDL -ports { VDDL }
connect_supply_net VSS -ports {VSS}
- 但是这个时候我们还是不知道top层的电源从哪里过来的。下面的描述告诉工具，top和pd1的电和地来自哪里,TOP的电工具认为可能来自VDDL。所以需要定义。
set_domain_supply_net TOP -primary_power_net VDD -primary_ground_net VSS
set_domain_supply_net pd1 -primary_power_net VDDLS1 -primary_ground_net VSS
Supply set和Supply set handle
电源集合（Supply set）
Supply set就是多组supply nets的集合，每一组包含了power供电和vss接地，方便调用。Supply set物理上不存在的，是一种抽象的，只是方便在upf中的使用。设计者只关心Supply set，不关心Supply nets。下面进行例子说明。下面的例子中myss1的电源为MYVDD，接地为MYVSS，myss2，myss3都插在myss1上，且电源和地都是MYVDD和MYVSS。
create_supply_set myss1 // 创建myss1 supply set
create_supply_set myss2// 创建myss1 supply set
create_supply_set myss3 -function {ground myss1.ground} -function {power \ myss1.power}// 创建myss3 supply set，function只有两个选项，power和ground，这里的意思是将myss1的ground和power给到myss3
create_supply_set myss2 -function {power myss1.power} -function {ground myss1.ground} \
-update // 因为之前创建了myss2，现在使用-update更新myss2,只能更新一次。这里的意思是将myss1的power给到myss2
create_supply_set myss1 -function {power MYVDD} -function {ground MYVSS} \
-update //因为之前创建了myss1，现在使用-update更新myss1。这里的意思是将myss1的电源设置为MYVDD，接地设置为MYVSS。
需要注意的是，定义set之前还是需要定义port和net，然后组成set用于iso和retention等special cell
电源集合句柄（Supply set handle）
Supply set handle用于在一个pd里面设置默认值，包含了primary，default_isolation，default_retention三个基础选项。Primary又包括了power和ground。
举例1：
写法1：
set_isolation PD1_iso –domain PD1 -isolation_supply_set PD2.primary
//这里在pd1里面建立一个iso，但是它的primary即它的供电和接地来自pd2，这样的方法比第二种写法简单高效。
写法2：先定义一个在pd2 建立一个supply set ss2， 在把supply set给到PD1里面的iso。
create_supply_set ss2 -function {ground VSS} -function {power VDD}
// VSS，VDD都来自pd2
set_isolation PD1_iso –domain PD1 -isolation_supply_set ss2
//再把ss2的power和ground给到iso
举例2：
写法1：
create_supply_set ssPD1 -function {power MYVDD0} -function {ground MYVSS0} // 创建ssPD1 supply set ，MYVDD和MYVSS不是顶层接入，可能被关掉。
create_supply_set ssAo -function {power MYVDD} -function {ground MYVSS} // 创建ssAO supply set , MYVDD和MYVSS是顶层接入，为aon信号。
create_power_domain PD1 -elements {inst1} // 创建PD1
set_domain_supply_net PD1-primary_power_net ssPD1.power -primary_ground_net ssPD1.ground //告诉工具PD1的供电来自ssPD1.power，接地来自ssPD1.ground，他们都是ssPD1这个supply set里的。
set_domain_supply_net AON -primary_power_net ssAo.power -primary_ground_net ssAo.ground //告诉工具AON的供电来自ssAo.power，接地来自ssAo.ground，他们都是ssAo这个supply set里的。
set_isolation PDiso -domain PD1-isolation_supply_set ssAO
-clamp_value 1 // 在PD1创建ISO，ISO的电源来自ssAO，为aon的信号，所以在pd1断电后保持1
set_retention PDret -domain PD1-retention_supply_set ssAO //在PD1创建retention电源来自ssAO，为aon的信号，所以在pd1断电保持。
写法2：
create_power_domain PD1 -elements {inst1} // 创建PD1
set isolation PDiso -domain PD1
-isolation_supply_set PD1.default_isolation
-clamp_value 1
// 使用了pd1默认的ISO供电，这就是Supply set handle
set_retention PDret -domain PD1
-retention_supply_set PD1.default_retention
// 使用了pd1默认的retention供电，这就是Supply set handle
习题：对比下面两种upf的写法，并理解。
第一种：相当于把外面的电线和地线都拉到pd1
create_power_domain PD1-elements {inst1} //建立pd1
create_supply_port spVPD1 -direction in //建立spVPD1 电线
create_supply_port snvss //建立snvss port
create_supply_net snVPD1 -domain PD1 //在PD1建立snVPD1电线
create_supply_net snVss -domain PD1. //在PD1建立snVss地线
connect_supply_net snVPD1 -ports {spVPD1} // 链接snVPD1电线和spVPD1 port
oonnect_supply net snVss -ports {snvss} // 链接snVss地线和spvss port
set_domain_supply_net PD1 -primary_power snVPD1 -primary_ground snvss
//在告诉工具PD1的供电和接地来自snVPD1和snvss
第二种：相当于带外面的电线和地线的插座送到了pd1
create_supply_set ssPD1 -function {ground VSS} -function {power VDD}
create_power_domain PD1 -elements {inst1}
set_domain_supply_net PD1 -primary_power_net ssPD1.power -primary_ground_net ssPD1.ground
图 8
- 建立两个pd
create_power_domain TOP
create power domain pd1 -elements u_dhm_core
- 建立ports
create_supply_port VDD
create_supply_port VDDL
create_supply_port VSS
- 在top层建立supply nets，信号可以和ports一样。
create_supply_net VDD-domain TOP
create_supply_net VDDL -domain TOP
create_supply_net VSS -domain TOP
- 在pd1创建supply nets，这里的reuse表示从top上的nets可以复用到这里。
create_supply_net VDDL -domain pd1 -reuse
create_supply_net VSS -domain pd1 -reuse
create_supply_net VDDLS1 -domain pd1
- 将ports和nets链接起来
connect_supply_net VDD –ports { VDD }
connect_supply_net VDDL -ports { VDDL }
connect_supply_net VSS -ports {VSS}
- 但是这个时候我们还是不知道top层的电源从哪里过来的。下面的描述告诉工具，top和pd1的电和地来自哪里,TOP的电工具认为可能来自VDDL。所以需要定义。
set_domain_supply_net TOP -primary_power_net VDD -primary_ground_net VSS
set_domain_supply_net pd1 -primary_power_net VDDLS1 -primary_ground_net VSS
Supply set和Supply set handle
电源集合（Supply set）
Supply set就是多组supply nets的集合，每一组包含了power供电和vss接地，方便调用。Supply set物理上不存在的，是一种抽象的，只是方便在upf中的使用。设计者只关心Supply set，不关心Supply nets。下面进行例子说明。下面的例子中myss1的电源为MYVDD，接地为MYVSS，myss2，myss3都插在myss1上，且电源和地都是MYVDD和MYVSS。
create_supply_set myss1 // 创建myss1 supply set
create_supply_set myss2// 创建myss1 supply set
create_supply_set myss3 -function {ground myss1.ground} -function {power \ myss1.power}// 创建myss3 supply set，function只有两个选项，power和ground，这里的意思是将myss1的ground和power给到myss3
create_supply_set myss2 -function {power myss1.power} -function {ground myss1.ground} \
-update // 因为之前创建了myss2，现在使用-update更新myss2,只能更新一次。这里的意思是将myss1的power给到myss2
create_supply_set myss1 -function {power MYVDD} -function {ground MYVSS} \
-update //因为之前创建了myss1，现在使用-update更新myss1。这里的意思是将myss1的电源设置为MYVDD，接地设置为MYVSS。
需要注意的是，定义set之前还是需要定义port和net，然后组成set用于iso和retention等special cell
电源集合句柄（Supply set handle）
Supply set handle用于在一个pd里面设置默认值，包含了primary，default_isolation，default_retention三个基础选项。Primary又包括了power和ground。
举例1：
写法1：
set_isolation PD1_iso –domain PD1 -isolation_supply_set PD2.primary
//这里在pd1里面建立一个iso，但是它的primary即它的供电和接地来自pd2，这样的方法比第二种写法简单高效。
写法2：先定义一个在pd2 建立一个supply set ss2， 在把supply set给到PD1里面的iso。
create_supply_set ss2 -function {ground VSS} -function {power VDD}
// VSS，VDD都来自pd2
set_isolation PD1_iso –domain PD1 -isolation_supply_set ss2
//再把ss2的power和ground给到iso
举例2：
写法1：
create_supply_set ssPD1 -function {power MYVDD0} -function {ground MYVSS0} // 创建ssPD1 supply set ，MYVDD和MYVSS不是顶层接入，可能被关掉。
create_supply_set ssAo -function {power MYVDD} -function {ground MYVSS} // 创建ssAO supply set , MYVDD和MYVSS是顶层接入，为aon信号。
create_power_domain PD1 -elements {inst1} // 创建PD1
set_domain_supply_net PD1-primary_power_net ssPD1.power -primary_ground_net ssPD1.ground //告诉工具PD1的供电来自ssPD1.power，接地来自ssPD1.ground，他们都是ssPD1这个supply set里的。
set_domain_supply_net AON -primary_power_net ssAo.power -primary_ground_net ssAo.ground //告诉工具AON的供电来自ssAo.power，接地来自ssAo.ground，他们都是ssAo这个supply set里的。
set_isolation PDiso -domain PD1-isolation_supply_set ssAO
-clamp_value 1 // 在PD1创建ISO，ISO的电源来自ssAO，为aon的信号，所以在pd1断电后保持1
set_retention PDret -domain PD1-retention_supply_set ssAO //在PD1创建retention电源来自ssAO，为aon的信号，所以在pd1断电保持。
写法2：
create_power_domain PD1 -elements {inst1} // 创建PD1
set isolation PDiso -domain PD1
-isolation_supply_set PD1.default_isolation
-clamp_value 1
// 使用了pd1默认的ISO供电，这就是Supply set handle
set_retention PDret -domain PD1
-retention_supply_set PD1.default_retention
// 使用了pd1默认的retention供电，这就是Supply set handle
习题：对比下面两种upf的写法，并理解。
第一种：相当于把外面的电线和地线都拉到pd1
create_power_domain PD1-elements {inst1} //建立pd1
create_supply_port spVPD1 -direction in //建立spVPD1 电线
create_supply_port snvss //建立snvss port
create_supply_net snVPD1 -domain PD1 //在PD1建立snVPD1电线
create_supply_net snVss -domain PD1. //在PD1建立snVss地线
connect_supply_net snVPD1 -ports {spVPD1} // 链接snVPD1电线和spVPD1 port
oonnect_supply net snVss -ports {snvss} // 链接snVss地线和spvss port
set_domain_supply_net PD1 -primary_power snVPD1 -primary_ground snvss
//在告诉工具PD1的供电和接地来自snVPD1和snvss
第二种：相当于带外面的电线和地线的插座送到了pd1
create_supply_set ssPD1 -function {ground VSS} -function {power VDD}
create_power_domain PD1 -elements {inst1}
set_domain_supply_net PD1 -primary_power_net ssPD1.power -primary_ground_net ssPD1.ground
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