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Design Compilerhttps://blog.csdn.net/weixin_45791458/category_12738116.html?spm=1001.2014.3001.5482

简介

其实在下面这篇关于Formality的文章中，笔者已经介绍了常量触发器的移除，但仅提了一句“当Design Compiler识别到常量触发器后，它会将其从设计中移除并直接传播常量逻辑”，本文旨在详细讨论Design Compiler对常量触发器的优化方式。

Formality：时序变换（一）（常量触发器移除）https://chenzhang.blog.csdn.net/article/details/145312557首先回顾一下常量触发器的概念：设计中的某些触发器可能永远不会改变其状态，因为它们的一个或多个输入引脚上有常量值。这些常量值可能是直接出现在输入端，也可以是通过优化扇入的逻辑锥而最终导致触发器的常量输入，移除这些触发器可以显著改善面积。

下面以图1为例介绍常量触发器的概念，其中t1_reg是不带复位/置位端的触发器，而t2_reg是带异步复位的触发器。

图1 综合前设计

为了固定输入端口的值为常量，可以使用set_logic_one命令（注意：不可以使用set_case_analysis命令），如下所示。

dcnxt_shell> set_logic_one [get_ports d]

默认情况下，Design Compiler在综合过程中会将所有常量触发器移除，如图2所示，因为移除它们对设计的功能没有影响，并提示以下信息。

Information: The register 't1_reg' is a constant and will be removed. (OPT-1206)

图2 综合后设计（对应图1）

需要注意的是，常量传播到触发器t2_reg的数据输入端就停止了，这是因为触发器t2_reg拥有异步复位功能，其状态可以通过异步复位改变，因此没有被认定为是常量触发器。

表1列出了所有可以被移除的常量触发器类型（假设表中的复位/置位都是高电平有效）。

表1 常量触发器类型

优化控制

如果用户出于一些设计原因，想要保留常量触发器，可以通过一些控制变量和命令完成，下面将依次介绍，首先介绍的是compile_seqmap_propagate_constants变量、compile_seqmap_propagate_high_effort变量和set_compile_directives命令，它们很早就存在于Design Compiler中了，而set_constant_register_removal命令较新，因此最后介绍。

compile_seqmap_propagate_constants变量

如果把compile_seqmap_propagate_constants变量（默认值为true）设置为false，则综合工具会保留常量触发器，并将其认定为是非常量状态，图3展示了将compile_seqmap_propagate_constants变量设置为false后的综合结果。从图中可以看出，常量触发器t1_reg得以保留。

图3 综合后设计（对应图1）

compile_seqmap_propagate_high_effort变量

默认情况下，Design Compiler会尝试寻找那些无法逃脱其复位状态的触发器，并将这些触发器视为常量触发器后移除，图4展示了一个例子，其中带异步复位的触发器t2_reg一旦进入复位状态（即输出0），就会因为反馈路径导致数据输入端为0。

图4 综合前设计

需要注意的是，只有开启了常量触发器的识别后（通过compile_seqmap_propagate_constants变量或set_constant_register_removal命令），compile_seqmap_propagate_high_effort变量（默认值为true）才能控制是否进行这种优化。

set_compile_directives命令

set_compile_directives命令提供了-constant_propagation选项，如果-constant_propagation选项指定为false，则可以阻止常量传播及常量触发器的识别，并将其认定为是非常量状态，下面展示了该命令的用法。

dcnxt_shell> set_app_var compile_seqmap_propagate_constants true dcnxt_shell> set_compile_directives -constant_propagation false [get_cells t1_reg] dcnxt_shell> set_logic_one [get_ports d]

图5展示了这种情况下的综合结果。

图5 综合后设计（对应图1）

dcnxt_shell> set_app_var compile_seqmap_propagate_constants true dcnxt_shell> set_app_var compile_seqmap_propagate_high_effort true dcnxt_shell> set_compile_directives -constant_propagation false [get_cells t2_reg]

图6展示了这种情况下的综合结果。

图6 综合后设计（对应图4）

该命令可能会影响触发器扇入的逻辑锥优化，图7给出了一个例子。

图7 综合前设计

dcnxt_shell> set_app_var compile_seqmap_propagate_constants true dcnxt_shell> set_compile_directives -constant_propagation false [get_cells x1] dcnxt_shell> set_logic_zero [get_ports d]

图8展示了这种情况下的综合结果。

图8 综合后设计（对应图7）

需要注意的是，该命令只能用于阻止移除常量触发器，而不能用于指定移除常量触发器，当compile_seqmap_propagate_constants变量设置为false时，即使-constant_propagation选项指定为true也无法移除常量触发器，如下所示。

dcnxt_shell> set_app_var compile_seqmap_propagate_constants false dcnxt_shell> set_compile_directives -constant_propagation true [get_cells t1_reg] dcnxt_shell> set_logic_one [get_ports d]

图9展示了这种情况下的综合结果。

图9 综合后设计（对应图1）

set_constant_register_removal命令

Design Compiler在2019版本推出了set_constant_register_removal命令，该命令可以在指定触发器上设置set_constant_register_removal属性，用于控制是否移除常量触发器，下面展示了该命令的用法。

dcnxt_shell> set_constant_register_removal [get_cells t1_reg] true

当set_constant_register_removal属性设置为false时，其优先级大于compile_seqmap_propagate_constants变量和set_compile_directives命令；当set_constant_register_removal属性设置为true时其优先级大于compile_seqmap_propagate_constants变量，但小于set_compile_directives命令。下面展示了一些例子。

dcnxt_shell> set_app_var compile_seqmap_propagate_constants true dcnxt_shell> set_compile_directives -constant_propagation true [get_cells t1_reg] dcnxt_shell> set_constant_register_removal [get_cells t1_reg] false dcnxt_shell> set_logic_one [get_ports d]

图10展示了这种情况下的综合结果。

图10 综合后设计（对应图1）

dcnxt_shell> set_app_var compile_seqmap_propagate_constants false dcnxt_shell> set_compile_directives -constant_propagation true [get_cells t1_reg] dcnxt_shell> set_constant_register_removal [get_cells t1_reg] true dcnxt_shell> set_logic_one [get_ports d]

图11展示了这种情况下的综合结果。

图11 综合后设计（对应图1）

dcnxt_shell> set_app_var compile_seqmap_propagate_constants false dcnxt_shell> set_compile_directives -constant_propagation false [get_cells t1_reg] dcnxt_shell> set_constant_register_removal [get_cells t1_reg] true dcnxt_shell> set_logic_one [get_ports d]

图12展示了这种情况下的综合结果。

图12 综合后设计（对应图1）

需要注意的是，以上所说的常量触发器移除的前提是该单元没有被设置dont_touch、size_only属性。这些属性会影响常量触发器移除，但不会影响常量传播。

常量时钟

默认情况下，如果触发器的时钟输入端为常量，该触发器不会被认定为是常量触发器，但如果将compile_seqmap_propagate_constant_clocks变量（默认值为false）设置为true，则会被认定为是常量触发器（前提是通过compile_seqmap_propagate_constants变量或set_constant_register_removal命令开启了常量触发器的识别），常量值由Design Compiler决定，下面给出了一个例子。

图13 综合前设计

dcnxt_shell> set_app_var compile_seqmap_propagate_constants true dcnxt_shell> set_app_var compile_seqmap_propagate_constant_clocks true dcnxt_shell> set_logic_one [get_ports clk1]

图14 综合后设计（对应图13）

特殊属性

compile_seqmap_propagate_constants_size_only变量

一般情况下，被设置dont_touch、size_only属性的触发器不会被认定为是常量触发器，常量也无法穿过这些触发器，但如果compile_seqmap_propagate_constants_size_only变量（默认值为false）设置为true，则常量会穿过拥有size_only属性的触发器（即使该触发器不会被移除）（前提是通过compile_seqmap_propagate_constants变量或set_constant_register_removal命令开启了常量触发器的识别），下面给出了一个例子。

dcnxt_shell> set_app_var compile_seqmap_propagate_constants true dcnxt_shell> set_app_var compile_seqmap_propagate_constants_size_only true dcnxt_shell> set_logic_zero [get_ports d] dcnxt_shell> set_size_only [get_cells t1_reg]

图15展示了这种情况下的综合结果。

图15 综合后设计（对应图7）

边界优化

常量是否能跨越层次结构传播与边界优化有关，关于更详细信息，请参考下面博客中的“对于禁止“跨层次结构常量和等价与反向等价信息传播”的特殊处理”一节。

Design Compiler：边界优化(Boundary Optimization)https://chenzhang.blog.csdn.net/article/details/145666047

写在最后

Design Compiler NXT在2022版本推出了report_transformed_registers命令，该命令可以报告工具在优化过程中对寄存器（包括触发器和锁存器）进行的所有变换，详细内容可以参考下面的博客。

SDC命令详解：使用report_transformed_registers命令进行报告https://blog.csdn.net/weixin_45791458/article/details/158101563?sharetype=blogdetail&sharerId=158101563&sharerefer=PC&sharesource=weixin_45791458&spm=1011.2480.3001.8118