数字IC低功耗设计入门（二）——功耗的分析（2）

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(2)无向量分析法　　前面我们说到，无向量分析法就是通过命令来定义节点的翻转率的方法来分析功耗。我们先来逐条学习需要什么的命令，然后在后面进行举例说明无向量分析法的脚本。
　　在学习设置翻转率的命令之前，我们先来了解一下什么是设计的传播起点和黑盒子。我们定义传播的起点为设计的输入端和黑盒子的输出端，黑盒子是指在工艺库里没有功能描述的单元（比如ROM 、RAM或者一些IP核）。例如对于下面的设计中：
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　上面的设计有三处起点，一处是整个设计的输入端，一处是黑盒子的输出端，还有一处是某个单元的输入端。最后一处的起点不包含在我们的定义中，但是我们也把它当做起点，因为这是被标记了翻转率，这个我们后面进行讲解。
　　利用无向量分析法分析功耗时，我们不必提供设计内部节点的翻转率，而是通过设置起点的翻转率就行了。我们有两种方法设置翻转率，一种是通过设置翻转变量，一种是通过标记的方法。下面我们就来介绍如何通过这两种方法进行设置翻转率。
①设置翻转变量
在power compiler中，可以设置下面的两个翻转变量进行设置翻转率：
　　power_default_toggle_rate
　　power_default_static_probability
下面就来介绍一下这两个变量（主要介绍power_default_toggle_rate）。
　　power_default_toggle_rate:其用法我们可以在DC中进行man一下，这个变量设置设计中默认使用的翻转率。定义方式是：
　　　　　　set   power_default_toggle_rate   翻转值
翻转值默认是0.5。这个翻转值不是翻转率，这个变量定义的翻转率是个相对的值：
　　·如果设计定义了时钟，这个power_default_toggle_rate变量定义的翻转率就以最快的时钟为参考，比如翻转值为0.5时，设计中最快的时钟为10ns，那么翻转率Tr = 0.5/10ns = 0.05GHz，也就是整个设计中默认的翻转率是0.05GHz。
　　·如果设计中没有时钟，那么就会以工艺库中的时间单位作为参考，例如工艺库中的时间单位是ns，翻转值为0.5，那么翻转率Tr = 0.5/1ns = 0.5GHz。
　　power_default_static_probability：这个设置的是默认的静态概率，也就是起点的逻辑值是1的概率。至于静态概率，这里就不详细描述了。这两个变量的默认翻转值都是0.5，翻转率是很大的，一般情况下需要减小一点，比如设置为0.01和0.02这样的。


　　一般情况下，默认的翻转率是设置在起点上的，也就是说起点的翻转率用的是power_default_toggle_rate这个变量设置的翻转率，内部节点的翻转率可以通过传播得到，如下图所示：
　　　　　　　　
　　需要说明的是，传播不可以穿过没有功能描述的黑盒子，也就是不能通过传播的方式得到黑盒子的输出翻转率，因此我们在最前面就定义了，将黑盒子的输出当做起点，这样其他节点的翻转率可以通过传播得到（包括黑盒子的输入），黑盒子输出的翻转率通过默认设置的翻转率得到，我们就得到了设计中所有节点的翻转率。

②标记翻转率
　　上面的方式设置的是默认的翻转率。当我们需要为某个节点标记某个指定的翻转率，而不是使用默认的翻转率时，我们就用到了标记频率，如下图所示：
　　　　　　　　　　　　　　　　
单元A的输入端口标记了特定翻转率，比如说0.04GHz。标记的翻转率比传播的翻转率优先级更高，被标记翻转率的节点将作为一个新的起点，这就不属于起点的定义，但还是叫它为起点的原因。标记翻转率之后，这个单元后续的节点的翻转率将通过这个新标记的翻转率传播得到。
　　设置标记翻转率（简称设置翻转率）的命令主要有两条：
　　　　set_switching_activity 和 set_case_analysis，下面就来讲解一下这两条命令的意思。
　　set_switching_activity ：设置某个节点的翻转率和静态概率，在使用无向量分析法估算功耗的时候，这个命令被广泛使用，越多的节点上被标记翻转率，估算功耗的精度就越高。命令和选项如下所示：
set_switching_activity
               [-static_probability static_probability]
               [-toggle_rate toggle_rate]
               [-state_condition state_condition]
               [-path_sources path_sources]
               [-rise_ratio rise_ratio]
               [-period period_value | -base_clock clock]
               [-type object_type_list]
               [-hierarchy]
               [object_list]
               [-verbose]
下面来简单介绍一下常用的几个选项，详细的介绍可以通过man set_switching_activity获取。
　　-static_probability ：设置静态概率。
　　-period    period_value | -base_clock clock：设置时钟（周期），-period和 -base_clock只能设置其中一个。
　　-toggle_rate：设置翻转值，与-period或者 -base_clock相关联。翻转率Tr等于：用-base_clock选项指定的时钟周期里面的翻转数目  或 用-period选项指定的时间段里的翻转数目；当没有这个设置两个选项时，将使用工艺库里面的时间单位，即翻转率等于在每个库单位时间内的翻转数目。