{{{
#!html
TP8 : Placement et routage du circuit AM2901
}}}
[[PageOutline]]
= 1 Objectif =
Le but de ce TP est d'utiliser les outils de placement / routage automatique du flot Coriolis/Alliance,
ainsi que tous les outils de vérification vus dans les TPs précédents, pour générer le
dessin des masques du circuit AM2901.
Le TP4 vous a permis d'utiliser le langage '''stratus''' pour décrire la netlist hiérarchique
du circuit AM2901.
On va maintenant utiliser le langage '''stratus''' pour introduire des directives de placement
dans les différents fichiers ''.py'' décrivant la ''net-list''.
Il est par exemple possible d'exploiter la régularité des opérateurs du chemin de données
pour imposer un placement en colonnes : tous les bits d'un même opérateur sont placés
en colonne, et il est possible d'imposer un placement relatifn des colonnes les unes par
rapport aux autres.
On va également définir le placement des plots d'entrée/sortie sur la périphérie du circuit.
Par ailleurs, on va également utiliser '''stratus''' pour effectuer le routage de certains signaux
particuliers comme les alimentations VSS et VDD.
Le routage final sera effectué par l'outil '''nero'''.
Vous utiliserez aussi '''cougar''' pour obtenir une net list extraite, et '''lvx''', pour
comparer la ''net-list'' extraite à la ''net-list'' initiale.
Vous utiliserez conjointement les cellules de la bibliothèque '''SXLIB''',
et les macro-cellules génériques de la bibliothèque '''DP_SXLIB'''.
= 2 Variables d'environnement =
Vous devez positionner les variables d'environnement suivantes :
{{{
> export VH_MAXERR=10
> export MBK_WORK_LIB=.
> export MBK_CATA_LIB=$ALLIANCE_TOP/cells/sxlib
> export MBK_CATA_LIB=$MBK_CATA_LIB :$ALLIANCE_TOP/cells/dp_sxlib
> export MBK_CATA_LIB=$MBK_CATA_LIB :$ALLIANCE_TOP/cells/pxlib
> export MBK_CATA_LIB=$MBK_CATA_LIB :.
> export MBK_CATAL_NAME=CATAL
> export MBK_IN_LO=vst
> export MBK_OUT_LO=vst
> export MBK_IN_PH=ap
> export MBK_OUT_PH=ap
> export CRL_OUT_LO=vst
> export CRL_OUT_PH=ap
> export PYTHONPATH=/opt/coriolis/lib/python2.3/site-packages/stratus
> export PYTHONPATH=/opt/coriolis/lib/python2.3/site-packages/isobar :$PYTHONPATH
> export PYTHONPATH=/opt/coriolis/lib/python2.3/site-packages :$PYTHONPATH
}}}
NB : Ces variables d'environnement sont positionnées par défaut, mais il est
utile de les vérifier.
D'une manière générale, les fichiers décrivant une ''net-list'' logique doivent porter le
même nom que le fichier correspondant décrivant la vue physique.
C'est à dire que le fichier am2901_dpt.vst (vue logique) doit correspondre au fichier am2901_dpt.ap
(vue physique). Il en va de même pour am2901_core.
= 3 Fonctions de placement fournies par STRATUS =
Pour définir les directives de placement, le langage '''stratus''' fournit les fonctions' suivantes :
* Place()
* !PlaceRight(), !PlaceTop(), !PlaceLeft(), !PlaceBottom()
* !SetRefIns()
* !DefAb(), !ResizeAb()
Vous pouvez consulter le manuel de STRATUS en ligne :
https://www-asim.lip6.fr/recherche/coriolis/doc/en/html/stratus/index.html
Toutes ces fonctions doivent être utilisées dans la méthode ''Layout'' associée au bloc considéré.
A titre d'exemple, on donne le code suivant pour le fichier circuit.py :
{{{
#!/usr/bin/env python
from stratus import *
# definition du bloc de nom "circuit"
class circuit ( Model ):
...
# on suppose que les instances i1, i2, i3 ont été créées
def Layout ( self ):
Place ( self.i1, NOSYM, XY ( 0, 0 ) )
PlaceRight ( self.i2, NOSYM )
PlaceRight ( self.i3, NOSYM )
}}}
Ensuite pour générer le fichier circuit.ap, il faut rajouter l'appel à la méthode Layout
dans le fichier ''test_circuit.py'' et ne pas oublier de sauvegarder le résultat sur disque:
{{{
# creation de la vue physique (placement)
my_circuit.Layout()
# sauver les fichiers ''mon_circuit.vst'' et ''mon_circuit.ap''
my_circuit.Save ( PHYSICAL )
}}}
= 4 Placement explicite des opérateurs du chemin de données =
Reprenez le fichier ''am2901_dpt.py'' du TP4. Pour l'instant, ce fichier ne comporte qu'une
description de la ''net-list'', qui a permis de générer un fichier ''am2901_dpt.vst.
Il s'agit maintenant de placer explicitement les colonnes
représentants les différents opérateurs 4 bits du chemin de données les unes par rapport
aux autres, en ajoutant une méthode Layout dans ce fichier.
Après avoir modifié le fichier ''am2901_dpt.py'' générez le fichier de placement ''am2901_dpt.ap'' :
{{{
> ./execute_amd2901_dpt.py
}}}
= 5 placement du coeur =
à partir du fichier de description structurelle ''am2901_core.py'' décrivant le coeur du circuit AM2901,
introduisez les étapes suivantes dans la méthode Layout :
* Placer le chemin de données : fonction Place ()
* Agrandir la boite d'aboutement du coeur : fonction !ResizeAb ()
Cette étape est utile pour réserver la place nécessaire au placement des cellules de la partie contrôle.
La logique "irrégulière" constituant la partie contrôle n'a pas besoin
d'être placée explicitement. Cela sera fait automatiquement par la suite !
* Placer les rails de rappels d'alimentation dans le coeur :
fonctions !AlimVerticalRail () et !AlimHorizontalRail ()
* Placer les connecteurs du coeur : fonction !AlimConnectors ()
* Vérifier le résultat :
{{{
> ./execute_am2901_core.py
}}}
= 6 Placement de la couronne de plots autour du coeur =
Reprenez le fichier ''am2901_chip.py'' (circuit complet avec les plots), et ajoutez une méthode Layout
comme indiqué ci-dessous.
Dans le fichier ''amd2901_chip.py'', les plots sont instanciés dans la méthode Netlist :
{{{
def Netlist ( self ) :
...
Inst ( "pck_px", "p_ck"
, map = { ’pad’ : self.ck
, ’ck’ : cki
, ’vddi’ : self.vdd
, ’vssi’ : self.vss
, ’vdde’ : self.vdde
, ’vsse’ : self.vsse
}
)
}}}
Il faut donc, dans la méthode Layout :
* Définir la taille de la boîte d'aboutement globale du circuit de façon à ce que
les plots puissent être placés à la périphérie : fonction !DefAb () (On peut commencer par
définir une boite d'aboutement de 4000 par 4000 et essayer ensuite de la réduire)
* Placer le coeur du circuit au centre de la boîte d'aboutement du chip : fonction
!PlaceCentric ()
* Définir sur quelle face et dans quel ordre vous souhaitez placer les plots. Cela se
fait à l'aide des 4 fonctions : !PadNorth (), !PadSouth (), !PadEast () et !PadWest ().
* Vérifier le résultat :
{{{
> ./execute_amd2901_chip.py
}}}
= 7 Routage des alimentations =
Vous devez utiliser la fonction !PowerRing () pour créer la grille d'alimentation, et
Vérifier le résultat :
{{{
> ./execute_amd2901_chip.py
}}}
= 8 Placement de la logique irrégulière =
C'est le placeur '''mistral''' qui se charge de placer automatiquement les cellules non encore placées.
Il détecte quelles sont les cellules qui n'ont pas été placées et complète le placement en
utilisant les zones "vides". Pour appeler le placeur '''mistral''', vous devez faire appel à la
fonction ''!PlaceGlue ()''
[[Image(zoomPlaceGlue.jpg,nolink)]]
Attention : Pour pouvoir placer automatiquement la logique "irrégulière", il faut
avoir préalablement défini la position des plots d'entrée/sortie sur les 4 faces du circuit.
L'outil de placement automatique place les cellules non placées en se basant sur les attirances
vers les plots ainsi que vers les cellules déjà placées.
[[Image(placement.jpg,nolink)]]
Vérifiez le résultat :
{{{
> ./execute_amd2901_chip.py
}}}
[[Image(rappel.jpg,nolink)]]
Le placement automatique se termine par l'appel à la fonction !FillCell () qui effectue
le placement automatique de cellules de bourrage.
[[Image(zoomFillCell.jpg,nolink)]]
Vérifiez le résultat :
{{{
> ./execute_amd2901_chip.py
}}}
= 9 Routage des signaux d'horloge =
Vous devez utiliser la fonction !RouteCk () qui construit le réseau maillé
correspondant au signal d'horloge interne,
Vérifiez le résultat :
{{{
> ./execute_amd2901_chip.py
}}}
[[Image(zoomCk.jpg,nolink)]]
= 10 Routage des signaux logiques =
L'appel au routeur automatique '''nero''' n'est pas encore intégré dans le langage '''stratus'''.
Pour effectuer le routage de tous les signaux autres que le signal d'horloge et les signaux
d'alimentation, il faut lancer '''nero''' de la manière suivante :
{{{
> nero -V -p amd2901_chip amd2901_chip amd2901_chip_r
}}}
L'option -p indique que vous fournissez un fichier de placement en argument. Le
deuxième argument est le fichier définissant la ''net-list'', le troisième est le
nom du fichier résultat.
= 11 Validation =
* On validera le routage en utilisant les les outils '''druc''', '''cougar''' et '''lvx''',
comme cela a été fait dans le TP7.
{{{
> druc amd2901_chip_r
> export MBK_OUT_LO=al
> cougar -f amd2901_chip_r
> lvx vst al amd2901_chip amd2901_chip_r -f
}}}
* Vous pouvez resimuler la netlist extraite avec '''asimut'''. Précisez le format de la netlist
dans la variable d'entrée '''MBK_IN_LO''' avant la simulation.
{{{
> export MBK_IN_LO=al
}}}
'''Faites attention au fichier CATAL!'''
* Pour connaitre le nombre de transistors, on peut effectuer une extraction au niveau transistors :
{{{
> cougar -v -t amd2901_chip_r amd2901_chip_r_t
}}}
= 12 Conclusion =
Ce TP vous a permis de passer par la plupart des étapes nécessaires à la conception
physique d'un circuit réalisé en cellules précaractérisées avec préplacement
des parties régulières.
Ces mêmes outils seront utilisés pour laréalisation du processeur MIPS R3000.
Le compte-rendu du TP doit comporter :
Vos logins, vos noms et prénoms, et vos répertoires de travail pour ce TP (laissez
libre accès à vos répertoires en lecture !).
Décrivez précisément le flot de conception. Quels choix avez-vous retenus
pour le placement des colonnes du chemin de données, votre circuit est-il limité
par les plots ou par la taille du coeur (pad limited ou core limited)... Quels
sont les résultats donnés par lvx... Les schémas sont appréciés.
Fournissez es Makefiles du flot total. ( Les Makefiles seront testés à la fin de ce TP)
NE PAS JOINDRE DE LISTINGS DE FICHIERS AUTRES QUE LES MAKEFILES.