使用PrimeTime PX进行功耗分析 一、工具介绍 PrimeTime是synopsys开发的一款专门的静态时序分析软件，PrimeTime PX是集成在软件中的一个工具，可以用来对Design Compilier(DC)综合后的V文件进行功耗分析。PrimeTime的一个特点就是它对功耗的分析比DC给出的功耗信息要精确得多，所以一般采用PTPX进行功耗分析。

　PTPX可以进行两种模式的功耗分析：

　l 平均功耗分析(Averaged Power Analysis) 在这种模式下，动态翻转速率可以是默认值或者是用户自定义的，也可以由HDL的仿真文件提供。进行平均功耗分析时可以使用两种格式的激励文件，分别是SAIF和VCD。

　l 基于时序的功耗分析(Time-Based Power Analysis) 在这种模式下，为了获得精确的与时序有关的功耗信息，必须要有仿真文件提供激励。Time-Based支持VCD、VPD以及fsdb格式的激励。特别是对于VCD文件来说，可以支持RTL级别的仿真文件或者是Gate级别的仿真文件。对于RTL Level的VCD文件要使用read_vcd –rtl或者是read_vcd –zero_delay命令，否者会被识别成Gate Level的仿真文件。

　二、PTPX工具进行功耗分析流程 使用PTPX进行功耗分析之前，要准备如下文件：

　l 逻辑综合后的.V文件 l 静态时序分析的.sdc文件 l 有功耗信息的.db文件 l RTL的仿真文件.VCD 2.1

　.V文件、.sdc文件以及.db文件的获得 在使用DC完成对工程的综合后，会得到一个如下图所示的V文件(以本实验室综合所用工程rfid2016_v2为例，V文件存放在/rfid2016_v2/flow/syn/result目录下)：

　 图2-1 .V文件存放目录 V文件里面的内容如下：

　 图2-2 综合后.V文件内容 接下来获取.sdc文件，PTPX用到的.sdc文件和DC用到的.sdc文件一致。

　最后是.db文件，与.sdc文件一样，.db文件也是综合时用到的.db文件。需要注意的是这些db文件必须是具有功耗信息的。

　2.2

　.VCD文件的获取 .VCD文件指的是Value Change Dump，VCD是IEEE 1364标准中定义的一种ASCII文件，是通用的文件格式。

　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的仿真器都能够查看该文件。这里以Modelsim仿真工具为例，说明产生VCD文件的两种方法。

　1. 使用Modelsim编译工程后，在控制台使用命令行来生成VCD文件：

　**************************** VCD file filename.vcd VCD add path /*，//如果要在当前目录下生成(即与sim.bat同目录),直接VCD add /* ****************************

　图2-3使用命令行生成VCD文件 注意：在使用控制台之前先restart一下，生成VCD之后再运行仿真。

　2. 直接在testbench中使用系统函数$Dump来生成VCD文件，以本次使用的testbench tb_soc_xcs为例，在Initial块中加入如下两行代码：

　**************************** $dumpfile("top_soc_xcs.vcd");//"top_soc_xcs为生成的VCD文件名 $dumpvars(0,tb_soc_xcs.utop_soc_xcs);//tb_soc_xcs.utop_soc_xcs即testbench的模块名以及它例化的整个工程的顶层模块名，如果不这样命名，在使用Modelsim仿真时会报错。

　**************************** 使用这种方式生成VCD文件时，不用点击Modelsim中的Run图标，VCD文件中就已经包含全部变量的值变化信息。

　 图2-4使用系统函数生成VCD文件 生成的VCD文件内容如下：

　 图2-5 VCD文件内容示例 2.3

　TCL脚本的撰写 使用TCL脚本可以将使用PTPX时的诸多命令综合到一起，这样进行功耗分析就会简单明了许多，要使用这个脚本，只需在pt_shell中source这个脚本即可。

　1. 在服务器中右键open terminal 2. Cd到PT的目录下 3. 输入pt_shell进入命令行模式或者primetime进入图形界面 4. Cd到TCL脚本的目录 5. 输入source filename.tcl进行功耗分析 实际流程如下所示：

　 图2-6使用TCL脚本进行功耗分析 TCL脚本如下：

　#################################### # # set the power analysis mode # #################################### # set power_enable_analysis TRUE

　set power_analysis_mode

　time_based # #################################### # # read and link the gate level netlist # #################################### # set search_path "./data/ "

　set MaxLibName sc9mc_logic0040ll_base_rvt_c50_tt_typical_max_1p20v_125c

　set MaxLibDbFile ${MaxLibName}.db

　set link_library "*

　 sc9mc_logic0040ll_base_rvt_c50_tt_typical_max_1p20v_125c.db"

　read_verilog /home/rfid/zilong/power_analyse/data/top_soc_xcs_syn.v

　current_design top_soc_xcs

　link # #################################### # # READ SDC and set transition time or annotate parasitics # #################################### # read_sdc

　/home/rfid/zilong/power_analyse/data/top_soc_xcs_SYN.sdc -echo # #################################### # # Check,update,or report timing # #################################### # check_timing

　update_timing

　report_timing # #################################### # # read switching activity file # #################################### # read_vcd

　-rtl ./data/top_soc_xcs.vcd

　-strip_path

　tb_soc_xcs/utop_soc_xcs

　report_switching_activity -list_not_annotated # #################################### # check_power

　update_power

　set_power_analysis_options -waveform_format out -waveform_output vcd

　report_power –hierarchy #################################### 注意:read_sdc一定要加-echo，否则会显示无法读取sdc文件，另外在sdc文件中定义了current design，而在tcl脚本中也定义了，ptpx在读入sdc时会报错，需要将sdc中的current design删掉。另外read_vcd时-strip_path后面的带路径为dump file时的带路径，否则读取不到VCD文件中的信息。

　2.4 使用PTPX查看功耗曲线 TCL脚本运行完之后会给出一个power report，如下图所示：

　 图2-7功耗报告

　脚本运行之后，如果没有报告error，会在脚本的同级目录下生成一个.fsdb的文件，在图形界面打开这个文件就可以查看功耗曲线了。图形界面的打开方法是在pt_shell中输入gui_start。

　 图2-8 pt_shell中打开图形界面

　图2-9图形界面示例 图形界面打开之后，在菜单栏中选择power->View Waveforms，可以导入之前生成的.fsdb格式的文件查看波形。在查看波形的界面选择signals->get signals，可以选择查看不同模块或信号的波形，这里以整个模块的功耗为例，在左边的窗口选择”/”，右下窗口选择”Pc(top_soc_xcs)”，如下图所示：

　 图2-10 get signals中选择模块 最后得到整个模块的功耗 如下图所示：

　 图2-11整体工程功耗 从图中可以看到，整个模块的功耗峰值在6.16mW。

　三、参考文献 eetop.cn_PrimeTime PX User Guide 2010.06