クロックツリー分割装置およびその方法

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【発明の名称】	クロックツリー分割装置およびその方法
【発明者】	【氏名】熊野義則
【要約】	【課題】ネットリストを変更することによって、クロックツリーの分割を行う一連の作業を簡単にするクロックツリー分割装置を提供する。【解決手段】クロックツリー分割装置は、クロック信号を供給するためにクロックツリーシンセシスを採用する回路のネットリストを変更するクロックツリー分割装置であって、変更前のネットリストと外部ピンのピンアサイン情報を入力し解析する設計情報入力手段と、各外部ピンのピン属性を設定するピン属性設定手段と、ピン属性設定手段によって設定されたピン属性に基づいて、外部ピンに接続している最終段または最前段のフリップフロップを検出するＦＦ検出手段と、ピン属性に基づいて該当するフリップフロップのクロックツリーを変更し新たなクロックツリーを作成するクロックツリー分割手段とを有するものである。

【特許請求の範囲】
【請求項１】クロック信号を供給するためにクロックツリーシンセシスを採用する回路のネットリストを変更するクロックツリー分割装置において、変更前のネットリストと外部ピンのピンアサイン情報を入力し解析する設計情報入力手段と、各外部ピンのピン属性を設定するピン属性設定手段と、ピン属性設定手段によって設定されたピン属性に基づいて、外部ピンに接続している最終段または最前段のフリップフロップを検出するＦＦ検出手段と、ピン属性に基づいて該当するフリップフロップのクロックツリーを変更し新たなクロックツリーを作成するクロックツリー分割手段とを有することを特徴とするクロックツリー分割装置。
【請求項２】データ入力装置と、前記設計情報入力手段により入力されたネットリストとピンアサイン情報に基づいて、外部ピンの配置をグラフィカルに表示するデータ出力装置とを有し、ユーザは前記データ出力装置に表示されるピン配置を見ながら、前記データ入力装置によりどのピンに接続しているフリップフロップのクロックツリーを分割するかを入力できることを特徴とする請求項１記載のクロックツリー分割装置。
【請求項３】クロック信号を供給するためにクロックツリーシンセシスを採用する回路のネットリストを変更するクロックツリーの分割方法において、変更前のネットリストと外部ピンのピンアサイン情報を入力し、各外部ピンのピン属性を設定し、設定されたピン属性に基づいて、外部ピンに接続している最終段または最前段のフリップフロップを検出し、ピン属性に基づいて該当するフリップフロップのクロックツリーを変更し新たなクロックツリーを作成することを有することを特徴とするクロックツリー分割方法。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、クロック信号を供給するためにクロックツリーシンセシスを採用した回路において、ネットリストを変更することによって、クロックツリーを分割する技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図２はクロックツリー構造の一例の説明図を示す。図２（ａ）に示すように、ＬＳＩチップ２１のクロック信号入力部２２の後段に置かれたバッファ２３から、ＬＳＩチップ２１内部に複数存在する各フリップフロップ２４に、クロックツリーによってクロック信号を分配する場合を例にとって説明する。フリップフロップ（ＦＦ）２４は、クロック信号を入力する機能を有するものであれば何でもよく、フリップフロップに限定されない。なお、図示の便宜上符号はすべてに付していないが、矩形はＦＦ２４を示している。またＰＬＬ（Phase Locked Loop）回路を使用しているならばＰＬＬ回路の出力端子をクロック信号入力部と考えることもできる。
【０００３】図２（ａ）に示すＬＳＩチップ２１に対しクロックツリーを生成するには、図２（ｂ）に示すようにバッファ２３から同時動作させる各ＦＦ２４まで配線経路２５とバッファ２６とを用いて接続しツリー（木）構造とする必要がある。このとき、信号伝播遅延を考慮してバッファ２６の配置位置と配線経路２５を同時に適切に決定することにより、各ＦＦ２４に到達するクロック信号の位相差、すなわちクロックスキューを小さくすることができる。
【０００４】このクロックツリー構造を自動生成する方法は、クロックツリーシンセシスとして従来より知られており、特開平９－９１０５５号公報において開示されている。
【０００５】図３はネットリストのイメージ図を示す。図３は、ＬＳＩチップ２１において、外部ピンであるクロック信号入力部２２の後段に置かれたバッファ２３から同時動作させる各フリップフロップ２４まで配線によって接続されたクロックツリーを示している。クロックツリーシンセシスを採用する場合、クロックラインにクロックツリーのソースポイントとなるバッファ２３を挿入しておき、バッファ２３の出力端子が同時動作させる各ＦＦ２４の入力端子に直接接続するようにしておくのが一般的である。
【０００６】実際にクロックツリーシンセシスを実行するのはクロックツリーシンセシス配置配線装置であり、このクロックツリーシンセシス配置配線装置は、前述のネットリストを読み込んで自動的にクロックツリー構造を生成する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、クロックツリーシンセシスを採用してクロックツリーを分割する場合にも以下のような問題がある。その問題について、例えばＡＣ特性の最大遅延特性の条件が厳しい場合を例として説明する。最大遅延の値は、最終段のＦＦのクロックラインの遅延時間Ｔ１と、ＦＦから外部ピンまでのデータラインの遅延時間Ｔ２の合計によって決まる。ここで、遅延時間Ｔ２が最短時間であるならば、最大遅延の値が所定の条件を満たすためには遅延時間Ｔ１を短くしなければならない。ところが、クロックツリーシンセシスを採用している場合、遅延時間Ｔ１は負荷となるＦＦの個数やＦＦの配置位置などによって決まる。つまり負荷となるＦＦの数が多ければファンアウト制約を満たすためにバッファの段数が多くなってしまうし、ＦＦの配置位置が離れてしまうと配線距離が長くなってしまうので、結果として遅延時間Ｔ１は長くなる。
【０００８】そこでこのような場合、遅延時間Ｔ１を短くする解決策としてクロックツリーを分割することがある。例えば遅延時間Ｔ１をコントロールしたいＦＦと他のＦＦとのクロックツリーを分割することで、負荷となるＦＦの数を減らすことができる。またコントロールしたいＦＦがＬＳＩチップの外部ピンの位置に近ければ、接続する最終段のＦＦも比較的近くに配置されると考えられるので、クロックツリーを分割する単位が外部ピンの位置が近いグループ単位であれば、配線距離を短くすることも可能である。
【０００９】ただしこのような対応をとるとき、以下の２つの問題がある。第１の問題は、対象の外部ピンに接続している最終段（または最前段）のＦＦが予め判っていないと、そのＦＦを調べるために複雑なネットリストを追わなければならないことである。第２の問題は、クロックツリー分割のネットリスト変更はとても大変な作業ということである。
【００１０】本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、ネットリストを変更することによって、クロックツリーの分割を行う一連の作業を簡単にするクロックツリー分割装置およびその方法を提供する。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するために、請求項１記載のクロックツリー分割装置は、クロック信号を供給するためにクロックツリーシンセシスを採用する回路のネットリストを変更するクロックツリー分割装置であって、変更前のネットリストと外部ピンのピンアサイン情報を入力し解析する設計情報入力手段と、各外部ピンのピン属性を設定するピン属性設定手段と、ピン属性設定手段によって設定されたピン属性に基づいて、外部ピンに接続している最終段または最前段のフリップフロップを検出するＦＦ検出手段と、ピン属性に基づいて該当するフリップフロップのクロックツリーを変更し新たなクロックツリーを作成するクロックツリー分割手段とを有することを特徴とするものである。
【００１２】請求項２記載のクロックツリー分割装置は、請求項１記載のクロックツリー分割装置において、データ入力装置と、前記設計情報入力手段により入力されたネットリストとピンアサイン情報に基づいて、外部ピンの配置をグラフィカルに表示するデータ出力装置とを有し、ユーザは前記データ出力装置に表示されるピン配置を見ながら、前記データ入力装置によりどの外部ピンに接続しているフリップフロップのクロックツリーを分割するかを入力できることを特徴とするものである。
【００１３】請求項３記載のクロックツリー分割方法は、クロック信号を供給するためにクロックツリーシンセシスを採用する回路のネットリストを変更するクロックツリーの分割方法であって、変更前のネットリストと外部ピンのピンアサイン情報を入力し、各外部ピンのピン属性を設定し、設定されたピン属性に基づいて、外部ピンに接続している最終段または最前段のフリップフロップを検出し、ピン属性に基づいて該当するフリップフロップのクロックツリーを変更し新たなクロックツリーを作成することを有することを特徴とするものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明のクロックツリー分割装置について説明する。まず、クロックツリー分割装置の構成について説明する。図１は本発明のクロックツリー分割装置の構成を示すブロック図である。図１に示すように、クロックツリー分割装置は、データ入力装置１と、設計変更装置２と、記憶装置３と、データ出力装置４とから構成される。データ入力装置１は、データを入力するためのものであり、例えばマウスやキーボードである。設計変更装置２は、設計情報入力手段５と、ピン属性設定手段６と、ＦＦ検出手段７と、クロックツリー分割手段８と、設計変更結果出力手段９とを備えている。記憶装置３は、設計情報記憶部１０と、ピン属性記憶部１１と、ＦＦ情報記憶部１２とを備えている。データ出力装置４は、データを出力するためのものであり、例えばディスプレイや印刷装置である。
【００１５】次に、クロックツリー分割装置の動作について説明する。設計情報入力手段５は、変更前のクロックツリーのネットリストとピンアサイン情報を入力し、データ出力装置４で表示することができるように解析する。この入力の際に、設計情報入力手段５は、図示されていないＣＤ－ＲＯＭやフロッピー（登録商標）ディスクのような情報記録媒体から、またはＲＯＭ等の記憶装置から、入力する変更前のクロックツリーのネットリストとピンアサイン情報を読み出してもよい。また、設計情報入力手段５は、図示されていない外部装置から入力された変更前のクロックツリーのネットリストとピンアサイン情報を入力してもよい。
【００１６】設計情報記憶部１０は、設計情報入力手段５によって入力されたネットリストとピンアサイン情報を記憶する。データ出力装置４は、設計情報入力手段５によって解析されたネットリストとピンアサイン情報とに基づいて、ピン配置をグラフィカルに表示する。ユーザが、データ出力装置４によってグラフィカルに表示されたピン配置を見ながら、データ入力装置１によりどの外部ピンに接続しているフリップフロップのクロックツリーを分割するかを入力すると、そのユーザの入力に基づいてピン属性設定手段６は、外部ピンのピン属性を設定する。より具体的には、クロックツリーを分割したいピングループに対して他の外部ピンのピン属性と異なるピン属性を与えることにより、他の外部ピンとの差別化を図る。ピン属性設定手段６によって設定されたピン属性は、ピン情報記憶部１１に記憶される。
【００１７】ＦＦ検出手段７は、ピン属性設定手段６により設定されたピン属性に基づいて、ネットリストを検索して外部ピンに接続している最終段または最前段のＦＦを自動的に検出する。ＦＦ検出手段７による検出結果は、ＦＦ情報記憶部１２に記憶される。クロックツリー分割手段８は、ピン属性に基づいて、ネットリストにおいて、配線を削除することによってＦＦ検出手段７により検出されたＦＦを元々のクロックツリーから分離し、検出されたＦＦに新たな配線とバッファとを付加することによってクロックツリーを変更する。全ての処理が終了後、設計変更結果出力手段９は、変更後のネットリストを出力する。出力装置４は、設計変更結果出力手段９が出力した変更後のネットリストを表示または印刷する。
【００１８】以下、ピン属性設定手段６によるピン属性の設定について説明する。図４はピン属性設定の際にデータ出力装置が表示するピン配置を示す説明図である。図４は、例として、外部ピン（ＰＩＮ１８、ＰＩＮ１９、ＰＩＮ２０）に接続している最終段のＦＦのクロックツリーを分割する場合を示す。図４（ａ）に示すように、データ出力装置４は、ピンアサイン情報に基づいて、各外部ピン（ＰＩＮ１～ＰＩＮ２８）がＬＳＩチップ２１のどの位置に配置されているかをグラフィカルに表示することができる。次にユーザが、データ入力装置１によりクロックツリーを分割したい外部ピンをグループ毎に分けて入力すると、ピン属性設定手段６は、それぞれの外部ピンに対してピン属性を設定する。図４（ｂ）は、ＰＩＮ１８、ＰＩＮ１９、ＰＩＮ２０をツリーナンバ１の１つのグループとしてユーザにより入力された例が示されている。このユーザによる入力方法は、データ出力装置４の画面上で外部ピンを選択すると自動的にグループ毎に分けて入力するようになっていてもよいし、キーボードから選択する外部ピンを直接入力するようにしてもよい。以上記載されているように、ユーザは、データ出力装置に表示されるピン配置を見ながら、データ入力装置によりどのピンに接続しているフリップフロップのクロックツリーを分割するかを入力できる。
【００１９】次に、クロックツリー分割手段８によるクロックツリーの分割について説明する。図５、６は、ネットリストのイメージ図を示す。図５は、例として、ピン属性が設定された外部ピン（ＰＩＮ１８、ＰＩＮ１９、ＰＩＮ２０）５１に組み合わせ回路５２を介して接続している最終段のＦＦ５４のクロックツリーを分割する前を示す。また、この図５は、設計情報入力手段５が入力する変更前のネットリストの一部を示す。バッファ２３の出力端子が同時動作させる各ＦＦ２４、５４の入力端子に直接接続している。図６は、例として、ピン属性が設定された外部ピン（ＰＩＮ１８、ＰＩＮ１９、ＰＩＮ２０）５１に組み合わせ回路５２を介して接続している最終段のＦＦ５４のクロックツリーを分割した後を示す。この最終段のＦＦ５４は、設定されたピン属性に基づいて、ＦＦ検出手段７により検出されるものである。
【００２０】クロックツリー分割手段８は、設定されたピン属性に基づいて、ＬＳＩチップ２１のクロック信号入力部２２の後段に置かれたバッファ２３と並列に新たにバッファ５３を作成し、外部ピン（ＰＩＮ１８、ＰＩＮ１９、ＰＩＮ２０）５１に接続している最終段のＦＦ５４の入力を、バッファ５３の出力に繋ぎ変える（図６）。以上記載されているように、外部ピンのピン属性を設定することによって、自動的にクロックツリーを分割することができる。
【００２１】なお、ここでは、最終段のＦＦを検出する例を説明したが、最前段のＦＦを検出してネットリストを変更してもよい。
【００２２】
【発明の効果】請求項１記載のクロックツリー分割装置によれば、変更前のネットリストと外部ピンのピンアサイン情報を入力し、外部ピンのピン属性を設定するだけで、自動的にクロックツリーを分割したネットリストの作成が可能となる。従って外部ピンに接続している最終段または最前段のＦＦを調べるために複雑なネットリストを追う必要もなく、また煩雑なネットリストの変更作業も必要ないので、クロックツリーを分割する必要が生じても作業負荷が軽減できる。
【００２３】請求項２記載のクロックツリー分割装置によれば、ユーザがデータ出力装置に表示されるピン配置を見ながら、前記データ入力装置によりどのピンに接続しているフリップフロップのクロックツリーを分割するかを入力できるので、クロックツリーを分割する作業が非常に簡単である。
【００２４】請求項３記載のクロックツリー分割方法によれば、変更前のネットリストと外部ピンのピンアサイン情報を入力し、外部ピンのピン属性を設定するだけで、自動的にクロックツリーを分割したネットリストの作成が可能となる。従って外部ピンに接続している最終段または最前段のＦＦを調べるために複雑なネットリストを追う必要もなく、また煩雑なネットリストの変更作業も必要ないので、クロックツリーを分割する必要が生じても作業負荷が軽減できる。

【出願人】	【識別番号】０００００６７４７【氏名又は名称】株式会社リコー
【出願日】	平成１２年９月２９日（２０００．９．２９）
【代理人】	【識別番号】１０００６２１４４【弁理士】【氏名又は名称】青山葆（外１名）
【公開番号】	特開２００２－１０８９６１（Ｐ２００２－１０８９６１Ａ）
【公開日】	平成１４年４月１２日（２００２．４．１２）
【出願番号】	特願２０００－３００４７１（Ｐ２０００－３００４７１）