PTPX的常用流程有哪些？为何从这个入手

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在前面两期梳理了芯片的功耗组成，好学的小伙伴就问：这些功耗如何计算喃？我怎么得知我的芯片功耗是多大喃？
我们聊聊这个话题，功耗的计算在芯片设计的流程中，不同阶段基于design 的不同数据如何计算功耗的。
先讨论PTPX，为何从这个入手？这个环节是后端工程师常常遇到的。以后我们再进一步延展认知。
如图：
PTPX 的常用流程

1)VCD : Value/Variable Change Dump
> It is an event-based format that contains every value change for the signals in the design and the time at which they occurred
>VCD is supported in both the average and time-based analysis modes
>Either Gate-level VCD or RTL VCD are fine for the PTPX flow, and it need mapping when use RTL based  VCD, and command is (set_rtl_to_gate_name) then check annotation ratio;
>VCD （Value Change Dump）是一个通用的格式。 VCD文件是IEEE1364标准(Verilog HDL语言标准)中定义的一种ASCII文件。它主要包含了头信息，变量的预定义和变量值的变化信息。正是因为它包含了信号的变化信息，就相当于记录了整个仿真的信息，我们可以用这个文件来再现仿真，也就能够显示波形。因为VCD是 Verilog HDL语言标准的一部分，因此所有的verilog的仿真器都要能够实现这个功能，也要允许用户在verilog代码中通过系统函数来dump VCD文件。我们可以通过Verilog HDL的系统函数$dumpfile 来生成波形，通过$dumpvars的参数来规定我们抽取仿真中某些特定模块和信号的数据。
2)SAIF: Switching Activity Interface Format
>It captures signal transitions and the time spent at each logic level. The SAIF file contains the toggle counts and static probabilities for the nets in the design
>It is supported only the average power analysis mode
>ICCII/FC only support SAIF, then you can convert VCD into SAIF format, by this utility under PT installation directory: vcd2saif -input  vcd_file  -output saif_file
3）FSDB: Fast signal Data Base
>It is similar with VCD， removing some unnecessary information from VCD for PTPX， the this FSDB size is far smaller than VCD and benefit runtime of simulation
fsdb(Fast Signal DataBase) 是 Debussy / Verdi 支持的波形文件，文件size一般较小，使用较为广泛，其余仿真工具如ncsim，modlesim等等可以通过加载Verdi 的PLI （一般位于安装目录下的share/pli 目录下）而直接dump fsdb文件。fsdb文件是verdi使用一种专用的数据格式，类似于VCD，但是它是只提出了仿真过程中信号的有用信息，除去了VCD中信息冗余，就像对VCD数据进行了一次huffman编码。因此fsdb数据量小，而且会提高仿真速度。我们知道VCD文件使用verilog内置的系统函数来实现的，fsdb是通过verilog的PLI接口来实现的。$fsdbDumpfile,$fsdbDumpvars等
对文件和流程有个大概了解之后，开起PTPX之旅。
#####################################################
# Set the Power Analysis Mode： Averarged or time_based
#####################################################
set power_enable_analysis TRUE
set power_analysis_mode time_based  # or Averarged
#####################################################
# Read design with gate level netlist and link
#####################################################
set search_path "/prj/library/path/. "
set link_library " * std_typ.db memory_type.db"
read_verilog my_design.vg
current_design my_design
link
#####################################################
#Set transition time by reading sdc and readin parasitics by spef format
#####################################################
read_sdc ./my_design.sdc
read_parasitics ./my_design_power_corner.spef.gz
#####################################################
check_timing
update_timing
report_timing
#####################################################
# read switching activity file by wave format recommended
#####################################################
read_vcd ../my_design.vcd.dump.gz -strip_path tb/macinst
#####################################################
# analyze power
#####################################################
check_power
set_power_analysis_options -waveform_format out -waveform_output vcd
update_power
report_power -nosplit > ./rpt/power_time_based.rpt
report_power -hierarchy -level 6 -power_greater_than 0.001 -nosplit > ./rpt/power_hier_time_based.rpt
quit
#------------------------------------------Done-----------------------------------------------------------
这个流程是假定有波形VCD 作为输入，这样就可以将真实的翻转率反标到Design 的各个Net上，report_switching_activity可以来查看annotate的比例，其值越高得到的power越准确。
关于flow 的输入文件：
-logic library，包含timing和power信息，支持NLPM和CCS类型的library。
-Gate_level netlist，支持verilog，VHDL，systemverilog格式。
-Design constraints，计算primary input的transition time和define clock。
-Activity，VCD/SAIF，default，user_defined。
-net parasitic，SPEF文件，包含net RC参数。
有兴趣的小伙伴，可以测试比较两种 modes（Avderged or time_based) 得到的power 值的差别。

原作者：wanze2022

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