JPH1021271A - 論理回路設計支援装置 - Google Patents

論理回路設計支援装置

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JPH1021271A
JPH1021271A JP8176321A JP17632196A JPH1021271A JP H1021271 A JPH1021271 A JP H1021271A JP 8176321 A JP8176321 A JP 8176321A JP 17632196 A JP17632196 A JP 17632196A JP H1021271 A JPH1021271 A JP H1021271A
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Japan
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data
register
state transition
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Kazunobu Sugaya
和伸 菅谷
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Ricoh Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 論理回路設計の効率化を図ることができる論
理回路設計支援装置を提供する。 【解決手段】 コントローラ部の動作を記述した状態遷
移図データを格納するデータベース6と、データパス部
のレジスタデータを格納するデータベース7と、ロード
信号対応データを格納するデータベース8と、レジスタ
関係データを格納するデータベース9と、状態遷移図デ
ータとレジスタ関係データとに基づいて転送サイクルデ
ータを生成し格納する手段(処理部4,転送サイクルデ
ータベース10)と、前記転送サイクルデータと前記レ
ジスタデータと前記ロード信号対応データとに基づいて
論理合成ツールに与える制約条件データを生成し格納す
る手段(処理部4,制約条件データベース11)と、前
記制約条件データを加味して論理合成する論理合成ツー
ル5とを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、LSI等の論理回
路の設計を容易化するための論理回路設計支援装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】近年、ASIC等のLSIのトップダウ
ン設計においては、各回路部分の動作をレジスタトラン
スファレベル記述(以下、RTL記述という)のハード
ウェア記述言語(以下、HDLという)で作成し、それ
らを論理合成することで機能記述されたLSIを得るよ
うにしている。このような論理合成ツールとしては、S
ynopsys社のHDL Compilerが知られ
ている。更に、このようにして得られたLSI等の論理
回路の動作をタイミング的に保証するために、静的タイ
ミング解析を行っている。この静的タイミング解析と
は、機能記述された論理回路の論理シミュレーションで
は検証できないような事象を検証するものである。具体
的には、論理シミュレーションは、各時刻に各ノードに
論理値を与えてやるもの、即ち、パターンを生成してシ
ミュレータに与えることで行うものであり、その一方、
静的タイミング解析は、シミュレータを動かさないで行
うものである。即ち、論理シミュレーションでは、全て
の回路を適切に動作させるようなあらゆるパターンを漏
れなく作ることは極めて困難である。例えば、アンド回
路の一方の入力端子に“0”が常に入力されてしまうよ
うなパターンしか与えられないような場合には、他方の
入力端子に“0”が入ろうが“1”が入ろうが、出力は
常に“0”であるからアンド回路の出力に変化が生じな
い事象が生じるが、このような場合には次段の回路部分
で、入力に変化ないことになるから、タイミングが合致
している(間に合っている)か不明となる。静的タイミ
ング解析では、上記のパターンではなく、入力が変化す
べき部分において入力の変化を与えるものであるから、
上記論理シミュレーションでは検証困難なエラーを検証
することが可能となる。なお、静的タイミング解析ツー
ルとしては、Quad Design社のMOTIVE
が知られている。
【0003】ここで、RTL記述のHDL記述を作成す
る場合、マイクロプロセッサのコントローラ部を状態遷
移図で表現することが一般的に行われる。そして、状態
遷移図のグラフィック入力からRTL記述のHDL記述
を自動作成する手段も知られている。このような状態遷
移図のグラフィック入力ツールとしては、Summit
Design社のVisualHDLが知られてい
る。また、マイクロプロセッサのデータパス部分の回路
記述の作成は、RTL記述のHDL記述を手入力するこ
とで作成している。
【0004】RTL記述のHDL記述を論理合成する場
合、より良い回路を得るために制約条件を入力すること
がある。その制約条件は、設計者が手入力で入力するこ
とになる。また、静的タイミング解析では、回路の機能
仕様を入力し、疑似エラーを取り除く作業が行われる。
回路によって、或る状態から他の状態へは何サイクルと
いう制約条件があるが、例えば、仕様上は3サイクルな
のに、これを入れないと1サイクルで動作するように論
理回路を作成してしまうことになる。かかる事象を疑似
エラーと称している。なお、1サイクルよりも多いサイ
クルを持つ仕様をマルチサイクル仕様という。そして、
上記静的タイミング解析で入力する回路仕様のうち上記
マルチサイクルパスに関するデータも、設計者が手入力
で入力するものであった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
論理合成において入力される制約条件は、状態遷移図が
変更されればそれに伴って変更されるべきものであるか
ら、上記のごとく、制約条件を設計者が手入力で入力す
る従来技術では、状態遷移図を変更した場合には再び手
入力で上記制約条件を変更しなおす必要があった。ま
た、同様に、前述のマルチサイクルパスに関するデータ
も、状態遷移図が変更されればそれに伴って変更される
べきものであるから、上記のごとく、状態遷移図を変更
した場合には再び手入力で上記マルチサイクルパスに関
するデータを変更しなおす必要があった。
【0006】この発明は、上記の事情に鑑み、状態遷移
図が変更された場合でも、制約条件やマルチパスサイク
ルに関するデータの手作業による入力のしなおしを必要
とせず、論理回路設計の効率化を図ることができる論理
回路設計支援装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】この発明の論理回路設計
支援装置は、設計対象となる論理回路のコントローラ部
の動作を記述した状態遷移図データを操作者により入力
された入力条件に基づいて構築する手段と、設計対象と
なる論理回路のデータパス部のレジスタの情報を操作者
により入力された入力条件に基づいてレジスタデータと
して構築する手段と、前記コントローラ部が出力する信
号が前記データパス部のどのレジスタのロード信号と対
応しているかを示すロード信号対応データを入力する手
段と、各レジスタ間のデータ依存関係を示すレジスタ関
係データを入力する手段と、前記状態遷移図データとレ
ジスタ関係データとに基づいてデータの転送に何サイク
ル必要かを解析して転送サイクルデータを生成する手段
と、前記転送サイクルデータと前記レジスタデータと前
記ロード信号対応データとに基づいて論理合成ツールに
与える制約条件データを生成する手段とを備えたことを
特徴とする。
【0008】これによれば、状態遷移図データに基づく
制約条件データが自動生成されることになるので、状態
遷移図データが変更された場合にはそれに伴って前記制
約条件データが自動的に変更され、操作者が一々制約条
件データを書き直すといった手間が不要になる。
【0009】また、この発明の論理回路設計支援装置
は、設計対象となる論理回路のコントローラ部の動作を
記述した状態遷移図データを操作者により入力された入
力条件に基づいて構築する手段と、設計対象となる論理
回路のデータパス部のレジスタの情報を操作者により入
力された入力条件に基づいてレジスタデータとして構築
する手段と、前記コントローラ部が出力する信号が前記
データパス部のどのレジスタのロード信号と対応してい
るかを示すロード信号対応データを入力する手段と、各
レジスタ間のデータ依存関係を示すレジスタ関係データ
を入力する手段と、前記状態遷移図データとレジスタ関
係データとに基づいてデータの転送に何サイクル必要か
を解析して転送サイクルデータを生成する手段と、前記
転送サイクルデータと前記レジスタデータと前記ロード
信号対応データとに基づいて静的タイミングツールに与
えるマルチサイクルデータを生成する手段とを備えたこ
とを特徴とする。
【0010】これによれば、状態遷移図データに基づく
マルチサイクルデータが自動生成されることになるの
で、状態遷移図データが変更された場合にはそれに伴っ
て前記マルチサイクルデータが自動的に変更され、操作
者が一々マルチサイクルデータを書き直すといった手間
が不要になる。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
基づいて説明する。
【0012】図1は、この発明の実施の形態の論理回路
設計支援装置を示した機能ブロック図である。この論理
回路設計支援装置は、コンピュータ装置にて構成される
ものであり、表示手段であるディスプレイ1、入力装置
であるマウス2やキーボード3、ソフトウェアである論
理合成ツール5、この論理合成ツール5のプログラムに
従って処理を行う他、各種の処理を行う処理部4、及び
記憶装置上に構成される各種データベース群6〜12を
備えて成る。
【0013】操作者は、上記のディスプレイ1に表示さ
れる画像を見ながらマウス2又はキーボード3を用い
て、設計対象となる例えばプロセッサユニットのコント
ローラ部の動作を記述した状態遷移図データを入力する
ことができる。図2は、このようにして操作者が作成し
た状態遷移図の一例を表している。この図2の例では、
4つの状態S0,S1,S2,S3が表記されるととも
に、S0からS1に向く矢印、S1からS2に向く矢
印、S2からS3に向く矢印、及びS3からS0に向く
矢印がそれぞれ表記され、更に、状態S0の右隣りには
LD1と表記され、状態S1の右隣りにはLD2と表記
され、状態S3の右隣りには何も表記されず、状態S3
の右隣りにはLD3と表記されている。
【0014】上記の状態遷移図を成す図形の基になる状
態遷移図データは、状態遷移図データベース6に格納さ
れる。図3は、状態遷移図データベース6に格納される
データの一例であり、図2に例示した状態遷移図に対応
したもの示している。この図において、例えば、“状態
名”S0は、“次の状態”においてS1になることを示
すとともに、S0状態における“出力”がLD1である
ことを示している。このようなデータは、前記図2の状
態遷移図の内容に従って得られるものであり、既存の状
態遷移図のグラフィック入力ツールを用いることで得ら
れる。
【0015】レジスタデータベース7には、設計対象と
なる例えばプロセッサユニットのデータパス部のレジス
タデータが格納される。上記のプロセッサユニットが、
図4に示すように、コントローラ部20とデータパス部
21とで構成されるとし、上記データパス部21におい
て3つのレジスタ(REG1,REG2,REG3)が
備えられていると想定した場合、レジスタデータは、図
5に示すごとく構成される。例えば、この図5に示すレ
ジスタデータの第1行目においては、REG1は、デー
タ入力信号D、データ出力信号Q、及びロード信号LD
を持つことが定義される。他の行においても同様のこと
が定義されている。かかるレジスタデータの基となるレ
ジスタの情報は、マウス2又はキーボード3を用いて操
作者が手入力で入力する。
【0016】ロード信号対応データベース8には、コン
トローラ部20が出力する信号が、データパス部21の
どのレジスタのロード信号と対応しているかを示すロー
ド信号対応データが格納される。前記図4に示した関係
であれば、当該ロード信号対応データは、図6に示すご
とく構成される。例えば、この図6に示すロード信号対
応データの第1行目においては、コントーラ部20から
のLD1信号は、REG1のロード信号LDとされるこ
とが定義される。他の行においても同様のことが定義さ
れている。かかるロード信号対応データは、マウス2又
はキーボード3を用いて操作者が手入力で入力する。
【0017】レジスタ関係データベース9には、データ
パス部21における各レジスタ間のデータ依存関係を示
すレジスタ関係データが格納される。前記図4に示した
関係であれば、当該レジスタ関係データは、図7に示す
ごとく構成される。この図7のレジスタ関係データにお
いては、LD3はLD1とLD2とに依存すること、す
なわち、REG3のデータ入力信号DはREG1のデー
タ出力信号QとREG2のデータ出力信号Qとによって
決定されることが定義されている。かかるレジスタ関係
データは、マウス2又はキーボード3を用いて操作者が
手入力で入力する。
【0018】転送サイクルデータベース10には、デー
タの転送に何サイクル必要かを意味する転送サイクルデ
ータが格納される。この転送サイクルデータは、前記図
3に示した状態遷移図データと、前記図7に示したレジ
スタ関係データとから得ることができ、図8に示すごと
く構成される。この図8に示す転送サイクルデータの第
1行目においては、LD1からLD3へは3サイクル必
要であることが定義され、第2行目においては、LD2
からLD3へは2サイクル必要であることが定義され
る。このうち、“LD1→LD3”及び“LD2→LD
3”の表記は図7のレジスタ関係データから導くことが
でき、サイクル数である“3”や“2”は図3の状態遷
移図データから導くことができる。かかる転送サイクル
データの生成(解析)は、処理部4により行われる。
【0019】制約条件データベース11には、制約条件
データが格納される。この制約条件データは、図5に示
したレジスタデータと、図6に示したロード信号対応デ
ータと、図8に示した転送サイクルデータとから生成す
ることができ、図9に示すごとく構成される。この図9
に示す制約条件データの第1行目においては、REG1
のデータ出力信号QからREG3のデータ入力信号Dへ
のデータ転送は、3サイクルの制約条件が設定されてい
ることが定義され、第2行目においては、REG2のデ
ータ出力信号QからレジスタREG3のデータ入力信号
Dへのデータ転送は、2サイクルの制約条件が設定され
ていることが定義される。
【0020】上記制約条件データは処理部4にて自動生
成されるが、その生成処理について説明すると、例え
ば、図8の“LD1”という表記について、図6から当
該“LD1”がREG1に対するロード信号であること
が判断でき、更に、この図6の“REG1”という表記
については、図5から、データ出力信号としてDを持つ
ことが判断でき、同様に図8の“LD2”や“LD3”
についても上記の判断ができることにより、図9の制約
条件データを自動生成することができる。そして、図3
の状態遷移図データと図5乃至図7のデータとは独立し
ており、図3の状態遷移図データが変更されたからとい
って図5乃至図7のデータを変更しなければならないと
いったものではないので、状態遷移図データの内容が変
更された場合は図8の転送サイクルデータが自動的に変
化し、この変化に伴って図9の制約条件データが自動的
に変更されることになる。そして、この制約条件データ
は、論理合成ツール5に与えられる。なお、図9の制約
条件データのフォーマットは、論理合成ツールとしてS
ynopsys社のHDL Compilerが用いら
れる場合を想定したときのものである。
【0021】論理回路データ12には、コントローラ部
20の状態遷移図から既存の状態遷移図のグラフィック
入力ツール(この実施の形態では処理部4がその機能を
持つ)を用いて自動生成して得られるRTL記述のHD
Lで記述されたデータや、データパス部21の各REG
のRTL記述のHDLで記述されたデータが格納され
る。図10はコントローラ部20をVerilogHD
Lのフォーマットで記述した記述例を示しており、図1
1はデータパス部21のREG1のRTL記述のHDL
で記述した記述例を示している。データパス部21のR
EG1,REG2も図11と同様に記述される。
【0022】論理合成ツール5は、前記の制約条件デー
タに従ってRTL記述のHDL記述によるコントローラ
20およびデータパス部21を論理合成し、例えばVe
rilogHDLのフォーマットによってネットリスト
として前記論理回路データベース12に出力するように
なっている。
【0023】図12は、この実施の形態の論理回路設計
支援装置による論理合成までの処理内容を示したフロー
チャートである。まず、設計対象となる回路(LSI)
のコントローラ部を状態遷移図形式で入力する。状態遷
移図の形式で入力されたLSIの制御内容を示す図形情
報が、操作者によってマウス2又はキーボード3の操作
でディスプレイ1上で編集しながら入力され、入力され
た図形情報を公知の方法で解析して図3の状態遷移図デ
ータを生成する(ステップ1)。
【0024】次に、図5に示したレジスタデータの入力
(ステップ2)、図6に示したロード信号対応データの
入力(ステップ3)、図7に示したレジスタ関係データ
の入力(ステップ4)を順次行う。そして、転送サイク
ルの解析を行って図8に示した転送サイクルデータを生
成し(ステップ5)、更に、前記レジスタデータとロー
ド信号対応データと転送サイクルデータとに基づいて図
9に示した制約条件データの生成(ステップ6)を行
う。
【0025】次に、ステップ1で得られた状態遷移図デ
ータから、LSIのコントローラ部20のRTL記述の
HDLを自動生成する(ステップ7)。そして、このス
テップ7で得られたコントローラ部20のRTL記述の
HDLと、データパス部21のRTL記述のHDLと、
ステップ6で得られた制約条件データとを、論理合成ツ
ール5へ入力することで論理合成を行う(ステップ
8)。
【0026】以上説明したように、この実施の形態によ
れば、操作者が状態遷移図を書き込むことによって論理
回路設計支援装置が自動的に制約条件データを作成する
ことになる。従って、操作者が状態遷移図を書き換えた
場合にはそれとともに制約条件データも自動的に書き換
えられることになるから、操作者が一々制約条件データ
も書き換えるといった不便さが解消されることになり、
論理回路設計の支援を効率化することができる。
【0027】(実施の形態2)次に、この発明の他の実
施の形態について説明する。なお、説明の便宜上、実施
の形態1と同一の機能を有する機能部分には同一の符号
を付記してその説明を省略する。
【0028】図13は、この実施の形態の論理回路設計
支援装置を示した機能ブロック図である。実施の形態1
と異なるのは、静的タイミング解析ツール13とマルチ
サイクルデータベース14とを備えている点である。
【0029】マルチサイクルデータベース14は、マル
チサイクルデータが格納される。このマルチサイクルデ
ータは、実施の形態1における図5に示したレジスタデ
ータと、図6に示したロード信号対応データと、図8に
示した転送サイクルデータとから生成することができ、
図14に示すごとく構成される。この図14に示すマル
チサイクルデータの第1行目においては、REG1のデ
ータ出力信号QからREG3のデータ入力信号Dへのデ
ータ転送は、3サイクルで行われることが定義され、第
2行目においては、REG2のデータ出力信号Qからレ
ジスタREG3のデータ入力信号Dへのデータ転送は2
サイクルで行われることが定義されている。
【0030】前記マルチサイクルデータは、静的タイミ
ング解析ツール13に与えられる。なお、図14のマル
チサイクルデータのフォーマットは、静的タイミングツ
ールとしてQuad Design社のMOTIVEが
用いられる場合を想定したときのものである。
【0031】静的タイミング解析ツール13は、前記の
マルチサイクルデータを得て静的タイミング解析を行
う。この静的タイミング解析において、前述のマルチサ
イクルデータを得ていない場合であれば、例えば、1サ
イクルを1秒としたとき、REG1からREG3へのデ
ータ転送が回路構成上3上3秒以内であってもエラーと
してしまうが、この発明の実施の形態であれば、REG
1からREG3へのデータ転送が回路構成上3上3秒以
内であってもエラーとみなすことがなく、本当に回路修
正が必要な箇所の特定が容易になる。
【0032】図15はこの実施の形態の論理回路設計支
援装置による論理合成までの処理内容を示したフローチ
ャートである。ステップ1からステップ5までは実施の
形態1と同じであるので説明を省略する。ステップ5の
後、ステップ3で得られたレジスタデータとステップ5
で得られたロード信号対応データと転送サイクルデータ
とに基づいて図14に示したマルチサイクルデータの生
成(ステップ10)を行う。次に、ステップ10で得ら
れたマルチサイクルデータを静的タイミング解析ツール
へ入力し静的タイミング解析を行う(ステップ11)。
【0033】上記の構成によれば、操作者が状態遷移図
を書き込むことによって論理回路設計支援装置が自動的
にマルチサイクルデータを作成することになる。従っ
て、操作者が状態遷移図を書き換えた場合にはそれとと
もにマルチサイクルデータも書き換えられることになる
から、操作者が一々マルチサイクルデータも書き換える
といった不便さが解消されることになり、論理回路設計
の支援を効率化することができる。
【0034】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、操作者が状態遷移図を書き換えた場合にはそれとと
もに制約条件データやマルチサイクルデータも書き換え
られることになるから、操作者が一々制約条件データや
マルチサイクルデータも書き換えるといった不便さが解
消されることになり、論理回路設計の支援を効率化でき
るという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1の実施の形態の論理回路設計支
援装置の概略構成を示した機能ブロック図である。
【図2】この発明の状態遷移図の一例を示す説明図であ
る。
【図3】この発明の状態遷移図データの一例を示す説明
図である。
【図4】この発明の設計対象となるLSIのコントロー
ラ部とデータパス部との関係を示す説明図である。
【図5】この発明のレジスタデータの一例を示す説明図
である。
【図6】この発明のロード信号対応データの一例を示す
説明図である。
【図7】この発明のレジスタ関係データの一例を示す説
明図である。
【図8】この発明の転送サイクルデータの一例を示す説
明図である。
【図9】この発明の制約条件データの一例を示す説明図
である。
【図10】この発明の設計対象となるLSIのコントロ
ーラ部をVerilogHDLのフォーマットで記述し
た記述例を示したプログラム図である。
【図11】この発明の設計対象となるLSIのデータパ
ス部のREGをRTL記述のHDLで記述した記述例を
示したプログラム図である。
【図12】この発明の第1の実施の形態の論理回路設計
支援装置による論理合成までの処理内容を示したフロー
チャートである。
【図13】この発明の第2の実施の形態の論理回路設計
支援装置の概略構成を示した機能ブロック図である。
【図14】この発明のマルチサイクルデータの一例を示
す説明図である。
【図15】この発明の第2の実施の形態の論理回路設計
支援装置による論理合成までの処理内容を示したフロー
チャートである。
【符号の説明】
1 ディスプレイ 2 マウス 3 キーボード 4 処理部 5 論理合成ツール 6 状態遷移図データベース 7 レジスタデータベース 8 ロード信号対応データベース 9 レジスタ関係データベース 10 転送サイクルデータベース 11 制約条件データベース 12 論理回路データベース 13 静的タイミング解析ツール 14 マルチサイクルデータベース

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 設計対象となる論理回路のコントローラ
    部の動作を記述した状態遷移図データを操作者により入
    力された入力条件に基づいて構築する手段と、設計対象
    となる論理回路のデータパス部のレジスタの情報を操作
    者により入力された入力条件に基づいてレジスタデータ
    として構築する手段と、前記コントローラ部が出力する
    信号が前記データパス部のどのレジスタのロード信号と
    対応しているかを示すロード信号対応データを入力する
    手段と、各レジスタ間のデータ依存関係を示すレジスタ
    関係データを入力する手段と、前記状態遷移図データと
    レジスタ関係データとに基づいてデータの転送に何サイ
    クル必要かを解析して転送サイクルデータを生成する手
    段と、前記転送サイクルデータと前記レジスタデータと
    前記ロード信号対応データとに基づいて論理合成ツール
    に与える制約条件データを生成する手段とを備えたこと
    を特徴とする論理回路設計支援装置。
  2. 【請求項2】 設計対象となる論理回路のコントローラ
    部の動作を記述した状態遷移図データを操作者により入
    力された入力条件に基づいて構築する手段と、設計対象
    となる論理回路のデータパス部のレジスタの情報を操作
    者により入力された入力条件に基づいてレジスタデータ
    として構築する手段と、前記コントローラ部が出力する
    信号が前記データパス部のどのレジスタのロード信号と
    対応しているかを示すロード信号対応データを入力する
    手段と、各レジスタ間のデータ依存関係を示すレジスタ
    関係データを入力する手段と、前記状態遷移図データと
    レジスタ関係データとに基づいてデータの転送に何サイ
    クル必要かを解析して転送サイクルデータを生成する手
    段と、前記転送サイクルデータと前記レジスタデータと
    前記ロード信号対応データとに基づいて静的タイミング
    ツールに与えるマルチサイクルデータを生成する手段と
    を備えたことを特徴とする論理回路設計支援装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SG111015A1 (en) * 2000-07-21 2005-05-30 Hitachi Ltd Maintenance information management system and method of providing a maintenance plan

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