Monthly Archives: November 2006

Verilog 관련 검색에 대한 친절한(?) 답변과 리퍼러 로그..

요즘에 리퍼러 로그를 보니, 검색을 통하여 들어오시는 분들이 상당하시군요..
(덕분에 gzip 플러그인을 통해 전송량을 절반으로 줄여놨었지만, 다시 트래픽이 차오르고 있습니다. ㅠㅠ; 물론, 많은 분들이 찾아주시는 건 좋은 일이지요.. 이 분야에 관심 있는 분들이 많다는 것이니까요..)

이 포스팅은 리퍼러 로그에 남은 검색어를 통하여 살펴본, 제 블로그에 방문하시는 분들이 관심을 가지는 것에 대한 친절(?)한 답변들입니다. ^^;

verilog 관련
가장 많은 검색어는 verilog/VHDL 입니다. 요즘에 이걸로 수업받으시는 분들이 많고, 요즘이 term project 철이라서 검색 순위가 급증하고 있는 것이 아닌가 생각합니다.

* Verilog와 VHDL중에 어떤것이 더 좋은가..
둘 다 좋은 언어입니다. verilog가 “설계”라는 목적에 좀더 부합하고, VHDL이 “검증”에 더 편리한 기능을 제공합니다. 개인적으로 생각하기에 verilog가 설계만 따진다면 더 편하다고 생각합니다.

* VHDL -> verilog변환, verilog ->VHDL 변환
가끔 뉴스 그룹에서 이거 변환 프로그램 찾으시는 분들도 봤는데, vhdl2v 같은 전용 변환 프로그램이 있기는 합니다만, 시도해보시면 상당한 스트레스를 받을 것이라 생각합니다.  ESNUG에 나온 내용을 붙이자면, 잘 안된다! 입니다.

[#M_ESNUG내용보기|less..|http://www.deepchip.com/items/0386-11.html
Hello John,

I’m scrambling my head over this…

I am using VHDL-2-Verilog translator by ASC.  I could not translate my
functions from VHDL to Verilog — they are simply skipped!

My VHDL source code has a package which has some function declarations
(eg. calculate_lrc(data)) and definitions in it.  The problem is when I try
to convert the package or code from VHDL to Verilog, the functions are
skipped.  So the verilog file just has constants and no “function”, as if
there was no function declaration in the original file.

I tried using -Function_Map option but it would only allow me to keep the
original function call but the parameters are skipped.  Also no function
conversions.

So does ASC’s vhdl2v not support function and procedure conversions from
VHDL to Verilog?

  – Rakesh Mehta
     Nortel Networks
_M#]

대안으로는 verilog나 vhdl이나 동일한 중간 포맷으로 해석해서 사용하는 툴을 쓰는 건데..
제가 사용해본 것은 Summit design의 visual HDL로 변환하는 것이었는데, 역시 structural 설계는 잘되는데 약간 behavioral하게 설계된건 잘 안되었습니다.

만일 동작만 보면되고, 안의 내용은 필요없다! 라고 생각하신다면, synopsys에서 합성한 후에 원하는 format으로 netlist를 출력해서 시뮬레이션에 사용하는 것이 제일 속편합니다. 물론, simulation용 라이브러리를 물어야 하지만 말입니다.
(뭐, 요즘엔 ncsim이나 modelsim이나 모두 VHDL/Verilog를 single kernel에서 시뮬레이트해서 이런 필요는 없겠지만.. 라이센스 문제가 아닌 이상엔 말이죠..)

* verilog에서의 #
위의 문법은 원하는 만큼 지연을 발생시키는 것입니다. 합성시에는 무시됩니다.

* verilog에서의 <=과 = 의 차이
blocking assignment와 non-blocking assignment를 혼동하시는 분들이 생각보다 많은데요..(저도 verilog 처음에 잘 몰랐습니다.) blocking assignment는 “시간이 흐르지 않는 상태(흐르지 않게 block하면서)에서 값이 저장된다”이구요.. non-blocking assignment는 “시간이 흐르면서 값이 저장된다” 입니다.
즉, 아래와 같은 연속된 assign의 경우 위의 blocking을 사용하였을때 d는 a의 값을 가지게 됩니다. 값의 할당 자체에 시간이 소모되지 않도록 하나의 할당이 끝날때까지 시간을 멈추기 때문입니다…
그런데, 밑의 nonblocking 예에서는 “값을 할당하자”라는 것은 현 시점에서, 값이 갱신되는 것은 delta delay이후에 이루어지게 됩니다. 왜냐하면, 값이 할당되든 안되든 값을 할당하겠다는 3개의 문장을 모두 보고나서 delta delay이후에 값이 갱신되기 때문이죠.

[CODE]b = a;
c = b;
d = c;

b <= a;
c <= b;
d <= c;[/CODE]

이해 되시려나요?

* verilog PLI 관련
예전에 계속쓰려다 잠시 중단되었는데, PLI 관련 내용은 요즘에 제 작업 관계로 앞으로 1~2개월동안 자주 올라올 확률이 높습니다. 테스트 벤치 생성 유닛과 scoreboard를 C로 만들고 이걸 verilog PLI로 연결할 예정이거든요..
기대하셔도 좋을듯..

다른 검색을 통한 리퍼러 로그..
Design Compiler와 VCS, Modelsim에 대한 검색이 많았습니다.
사실, 툴에 대해서는 소개나, 새소식만 하고 있어서 별다른 내용이 없었는데 말이죠.. ^^;
참.. 시뮬레이션 하는 방법은 quick reference guide를 살펴보시면 쉽게 하실 수 있습니다. ^^;

프로세서에 대한 검색으로 들어오신 분들도 많았습니다. intel, AMD, ARM, calmRISC, M-Core, EISC(감사합니다.)
블로그에 좀더 프로세서에 관련된 좋은 내용을 적을까 싶기도 한데.. 이쪽 분야 하시는 분이 워낙 적어서 누가 관심이 있을까.. 라는 씨니컬한 마음이 될때도 있습니다. ^^;

아.. 특이한것이 virtual UART를 검색해서 들어오신 분이 계시던데..
제가 이 블로그에서 PLI + TCL/TK를 조합한 virtual UART라는 걸 만든적이 있다고 말씀을 드린적이 있는데, 검색해서 들어오신분은 아마 회사분이 아니실까 생각합니다. 회사분이시라면 인트라넷에 올라간 virtual UART 관련 메뉴얼을 참조하세요.. 소스코드와 작성법이 다 있으니까요..^^;

찾아주신 분들 모두 감사드립니다.

Design Compiler의 TNS, WNS..

오늘은 지난번 posting에 이어서 front-end 설계 엔지니어에게 있어서 주요 설계 도구중의 하나인 Design Compiler의 constraint 주는 방법에 대해서 Total negative slack과 Worst Negative slack의 관점에서 간략히 설명해 보겠습니다.

Design compiler는 잘 아시다시피 constraint 기반으로 optimization을 진행합니다.
즉, 설계를 어떤 방식으로 합성하여 최적화시키는지는 사용자가 해당 모듈에 대하여 원하는 목표치들.. 동작 주파수, 크기를 설정하면 그 값에 맞추어 합성 및 최적화을 진행하게 됩니다.

만일 constraint가 존재하지 않는 경우, 더 이상 최적화를 진행하지 않고 mapping으로 끝나게 되죠.

Slack?
모든 함성이 끝난 후 지정된 constraint 대비 합성 결과를 비교하여 slack을 나타내게 되는데, 아래 그림처럼 지정된 것보다 일찍 신호가 도착하면 positive slack이라 하지요. 이런 경우 설계자로서는 행복한 순간이니 바로 호프집으로 가서 뒷풀이하면 되겠습니다.

그 반대의 경우 negative slack이라 하는데, 지정한 constriant을 맞추지 못하는 것입니다.
따라서, 코드를 바꾸던, 툴이 더 힘을 낼수 있도록 스크립트를 작성하던..더 열심히 최적화를 해봐겠죠.

”]

TNS와 WNS
그럼 오늘의 주제인 TNS와 WNS는 무엇일까요?
TNS는 total negative slack이라해서, negative slack의 합입니다. 즉, 설계의 모든 net에서 발생한 negative slack을 더한 값이죠. 전반적으로 설계가 어떻다.. 를 의미합니다.
WNS는 worst negative slack이라해서, negative slack중에 가장 나쁜 값 하나를 이야기합니다.

이 값들이 어떤 의미를 가지냐 하면, WNS는 나쁘지만 TNS는 그리 나쁘지 않은 경우, WNS만 최적화하면 되기 때문에 front-end에서건, back-end에서건 그 path가 잡힐 확률이 아주 높습니다.
반대로 WNS는 별로 나쁘지 않지만 TNS가 매우 나쁜 경우, 설계상의 대부분의 path가 worst case에 몰려 있는 상태이므로, 더 이상 최적화와 P&R을 열심히 돌려도 별로 좋아지기 힘들다고 보시면 됩니다.

WNS와 TNS의 처리
Synopsys DesignCompiler에서 delay를 최적화 시키는 방법은 기본적으로 Worst Negative Slack(WNS)를 하나씩 줄여나가는 방법에 기반을 둡니다.

즉, 로직을 mapping시키고, negative slack이 발생한 net들을 주욱~ 나열한 후, 그중에 가장 나쁜 넘(WNS)에 해당하는 net을 최적화하고,
다시 negative slack net을 주욱~ 나열하고, 또 WNS를 최적화하고.. 이런식의 반복입니다.
단, WNS를 줄이면서 TNS가 늘어나면 안되게 하고 있습니다. 즉, 합성 과정에서 WNS를 줄일 수 있더라도 TNS가 늘어나는 경우라면 synopsys에서 받아들이지 않습니다.

Synopsys의 기본적인 합성 방법이 이해되시나요?

TNS도 같이 줄이기

위의 설명에서 synopsys에서 기본적으로 사용하는 WNS기반의 최적화를 보여드렸는데, 이 경우 전반적인 path가 WNS근처에 몰려 있을 확률이 아주 높습니다. (design_vision이나 primetime에서 histogram으로 확인하실 수 있습니다.)
즉, 이 말은 앞에 설명하였듯이 나중에 P&R이 아주 귀찮아 진다는 거죠..
그래서, TNS를 좀더 빡~시게 고려할 수 있는데.. 이것이 바로 오늘 이야기 하려하는 critical_range에 대한  이야기입니다. 우선 문법.

이 명령은 WNS에서 critical range로 지정된 값 이내의 path에 대해서도 같이 optimization을 수행하도록 합니다.
이렇게 하면 DesignCompiler는

1) 우선 WNS를 줄이려 노력합니다.
2) WNS줄이기가 끝나면 critical range에 해당하는 path들을 줄이기 위해 노력합니다.

이 과정에서 WNS보다는 좋지만 여전히 neagtive slack을 발생시키는 net들에 대하여 더 합성을 하게 되는 것입니다. 따라서, 전반적으로 histogram을 보면 slack이 WNS쪽에 몰리지 않고 약간 더 뒤로 이동합니다.
이는 P&R과정에서 WNS를 해결할 가능성을 높이는 결과는 보여줍니다.

Back-End Tools로 hand-off하기..

지난번에 이야기한 것 처럼, 공정이 미세해지면서 front-end에서 wireload model을 사용하면 합성의 정확성이 떨어지고 P&R과정에서 여러가지로 힘들어집니다.
따라서, P&R을 좀더 쉽게 진행하려면 front-end에서 약간 더 빡세게 합성해줄 필요가 있습니다.
(물론, S사나 L사와 같이 back-end team에서 로직 수준까지 바꿔치기 해줄 수 있는 팀이 회사내에 존재한다면 뭐가 걱정이겠습니까? ^^; )

이때 흔히 사용하는 방법이 over constraint입니다.
즉, 타겟 주파수가 100MHz라면 110MHz에서 돌수 있도록 front-end에서는 합성하는 거죠..
(물론, back-end design house 잘못 만나면 10% 마진.. 어림도 없습니다..! orz)

over-constraint와 더불어 좋은 방법이 바로 TNS를 줄여서 전달하는 겁니다.
예를 들어 110MHz에서 sign-off할 것이라면 약 clock period를 8ns정도주고, critical_range를 1ns정도 주는 것이지요.

그럼, 툴은 좀더 노력하지만, 설계보다 constraint가 너무 심하게 들어가 있으니 WNS는 대략 -0.5이상이 발생할 거고.. TNS도 큰 값이 되어 있을 겁니다. 이때 critical range를 지정하면, 많은 path가 더 좋은 delay를 가지게 됩니다. (물론, sign-off시에는 110MHz로 STA해야겠죠?)

이렇게 보내면, P&R과정에서 WNS로 잡혔던 path에 대한 time-driven placement가 별 고민 없이 최적화를 시킬 수 있으므로, design house를 좀 잘못만나도 빠르게 timing closure를 이룰 수 있습니다.

결론적으로, 디자인 하우스를 잘 만나자! (농담입니다.^^;) critial_range를 이용하여 TNS 줄임으로, back-end에서 P&R에 따른 고민을 적게 하는 것이 좋겠습니다. ^^;

역시 뭐든 타이밍을 잘 맞춰야 합니다.

EISC 관련 기사 하나.. TMA2560-RFID/USN용 센서 노드 칩

제가 설계한 건 아니고, 회사의 simple 32비트 [wp]EISC[/wp]가 들어간 칩인데.. ETRI와 다목적 [wp]RFID[/wp]/USN 과 같은 [wp]wireless sensor network[/wp]의 node및 bridge용으로 만들고 있는 칩입니다.  
뭐, 사실상 직접적인 target은 센서 노드쪽에서 가장 많이 사용되는 ATMEGA128L을 노리고 있는 칩이지요.
최종적으로는 RF 부분과 통합 설계가 될 예정인데, 그중에 1차 버젼입니다.

이거 담당하고 있는 분은 처음에 이 칩 나왔을때 테스트때문에서 회사에서 매일 매일 죽을려고 했었습니다.  ^^;

Digital과 analog가 섞이는 것도 섞이는 것이고, design house도 좀 말썽이고.. 여러가지 머리 아픈 부분이 있어서 말이죠.. 특히 이 칩같은 경우 저전력 하려고 클럭은 기본이고 파워마져 끊고, main die이외에 EEPROM die와 Flash die를 MCP해 놓아서 테스트가 어려워서 정말 고생했지요..

그래도, 이제 동작하고 신문기사까지 나왔으니 고생한 보람이 있네요…^^;
차선임! 수고하셨소~

[#M_기사보기|less..|
[전자 엔지니어에서 퍼왔습니다.]
ETRI(한국전자통신연구원)는 USN용 고성능 제어장치(MCU) 칩 개발에 성공했다고 6일 밝혔다. USN용 고성능 제어장치(MCU) 칩

이 칩은 기존의 8비트 프로세서 칩 성능을 32비트로 4배 개선시켰고 메모리도 기존 128KB 수준을 256KB 수준으로 2배 업그레이드 한 것이며 어플리케이션도 다양한 응용분야에서 사용가능 하다고 ETRI는 말했다. 또한 이번 개발을 계기로 USN관련 연구개발에 탄력이 붙을 것으로 전망했다.

기존의 USN 센서노드는 일상생활에서 흔히 볼 수 있는 온도, 습도의 증감, 화재발생 여부 등 단순신호만을 감지하여 전달 처리할 수밖에 없었지만, 이번에 ETRI가 개발한 칩을 센서노드에 적용시키면 영상정보 전달 및 음성신호 감지 처리까지도 가능하다. 이에 따라 복잡한 센싱 데이터를 센서노드에서 가공 처리하여 전달할 수 있어 다양한 USN 응용서비스 제공이 가능한 게 특징이다.

즉, 응급상황시 비명을 지르면 주변의 센서가 이를 인식, 센서노드에 정보를 전달해 도움을 청할 수 있고 또는 CCTV의 음영지역에서 센서노드의 설치로 위험신호가 감지되면(호루라기(Whistle)를 불면) 가까운 경찰서에 알려줄 수도 있어 ‘안전귀가 서비스’ 등에도 유용하게 활용될 수 있다.

ETRI는 정보통신부 “RFID/USN용 센서태그 및 센서노드 기술개발” 사업을 통해 에이디칩스와 공동으로 “USN용 고성능 32비트 MCU TMA2560”을 개발하는데 성공했으며, 상용화 시점은 2007년 하반기로 전망했다.

아울러 내년에는 개발된 프로세서와 통신기능 칩을 하나의 칩으로 즉, SoC(System-on- Chip)화 할 계획이여서 통합 칩의 크기 또한 계속 줄게 될 것이다고 밝혔다.

ETRI는 11월 7일부터 코엑스에서 개최되는 ‘RFID/USN KOREA 2006’ 국제 전시회 및 컨퍼런스에 TMA2560 및 본 칩을 이용한 위험감지인식과 산업현장 감시제어 응용 서비스를 옥타컴과 태광이엔시와 공동으로 각각 시연해 보일 예정이다.

_M#]