系统仿真技术方案

根据本发明专利技术一实施方式，提供一种用于执行仿真的系统和方法。使用系统内并行化，该方法将较大问题分解成几个较小分区。执行一连串迭代，直到所述分区之间交换的波形收敛。引入强耦合分区的近似预览方案以减少收敛所需的迭代数量。在仿真发生之前引入这些近似预览方案。一旦波形收敛，仿真已确定方案。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般地涉及仿真，更特别地涉及大复杂系统的精确波形级别的计算 机仿真。
技术介绍
使用计算机系统进行仿真，使得设计者或者开发者在生产之前可以对设计 进行测试。例如，设计者可以使用计算机应用程序来设计复杂的电路。然后， 在一定输入情况下该应用程序以一定次数仿真电路的输出。使用这种仿真，设 计者可以容易地原型设计几个电路，并且无需实际建造这些电路就对电路进行领!l试。仿真通常需要广泛的计算资源。以廉价的方式提供这些资源的一个途径是 使用并行运行的机器集群。例如，几个计算机系统可一起联网来为单一问题的 解决方案而共同工作。并行执行这些仿真的一个挑战是在这些机器之间分割和 协调工作。通常使用集成电路模拟的仿真程序(SPICE)仿真器或其衍生产品来执行 电路仿真。这些仿真器使用公知为"直接求解"方案方法的数值积分。随着电 路变得较大并且信号完整性效果变得更为重要，运行这些仿真所花费的时间已 受到限制。这些仿真典型地涉及电路的瞬态特性，并且需要解决初始值问题。图1是示出使用初始值问题确定仿真解决方案的过程的流程图。步骤100 可用于使用直接求解方法来确定较大仿真的特定部分的方案。例如，可将电路 仿真分成几个块，每个块可由微分代数方程(DAE)表示。根据一个实施方式， 使用修正节点分析法(MNA)提供DAE。然后可简化并解答这些方程以获得 该仿真的解决方案。步骤100在起始方框102开始。在方框104中，从设备模型提供DAE。 例如，DAE可以是F(t,y,，一O形式。在方框106中，对DAE应用后向差分公式以获得有限差分方程。有线差分方程可以是^'y" & _形式。这些是非线性代数方程。由于非线性方程困难并且解决计算上花费高，所以在方框108中，执行牛顿-雷夫森(NR)迭代法以获得线性代数方程。NR迭代法的形式为^」 "" 。然后在方框110中，使用线性系统解算器可以解决Ax=b形式的由此得到的线性代数方程。方框108和110形成NR循环，该循环可重复，直到在方框110中的线性 系统解算器的方程解收敛。在方框112中，判断NR方程解是否收敛。如果收 敛，则程序继续方框114。如果方程解不收敛，则NR循环重复，并且程序返 回方框108。在方框114中，如果还有更多待处理的时间步，则程序100返回方框106， 并且及时确定新点的解决方案。如果没有时间步，则程序在方框116中结束。 此时，获得该问题的解决方案。并行仿真利用不同输入波形或动态矢量，芯片设计的验证需要运行许多瞬态仿真。 并行执行仿真能够加速仿真。通信开销和通过通信对同步计算的需求会造成并 行实施中的瓶颈。由于通信和同步开销，直接求解方法在并行执行中提供有限 的性能收益。用于系统并行仿真的方法分为两种一般类型，这里称为方法内并行性和系 统内并行性。使用方法内并行性的方式，可使步骤100的NR迭代法并行化。 但是，使NR迭代法并行化需要在整个电路中的任何地方上的活动(即，变量 值中的快速变化)所规定的时标中整个电路通信同步。在电路仿真的环境中，系统内并行性的方式在电路仿真文献中还称为"波 形松弛法"。系统内并行性涉及将电路分成多个支路，并且允许通过在多个支 路上交换整个波形来并行仿真初始值问题(瞬态仿真)。但是，在大多数实际 电路中，由于反馈，得到的收敛减慢。当在系统内并行性仿真中使用的支路是强耦合系统中的部分时，收敛减慢 所造成的问题加重。如果系统中两个不同支路的两个或多个节点"紧密耦合"(J.White和A丄Sangiovanni-Vincentelli的用于电路仿真的波形松弛法的划分 算法和并行实施，ICAS-85的议事录，第221-224页)，则包括两个或多个支 路的系统或系统的一部分视为"强耦合"(参见Kevin Burrage的用于常微分 方程的系统的并行方法，计算数学进展，1997，第1-31页)。由于慢收敛，系统内并行性实施的益处减小，其导致许多松弛迭代。为了 解决这个问题，已提出许多方法用于处理由局部耦合的环境中的强耦合导致的 慢收敛。"局部耦合"一词是指位于两个实体之间的特定连接。在多个电路的 环境中，局部耦合可以对应于装载使一个电路的一个端口连接到另一电路的另 一端口的导线。例如，在图18中，在S1和S2之间的耦合V1构成局部耦合。例如，在J.White和A丄Sangiovanni-Vincentelli的用于电路仿真的波形松 弛法的划分算法和并行实施，ICAS-85的议事录，第221-224页，V.—种利用 几种仿真工具用于混合系统分析的改进松弛方法(Dmitriev-Zdorov, V.B.; Klaassen,B.设计自动化会议，1995， EURO-VHDL，议事录EURO-DAC，95.， 欧洲，Vol.，Iss.， 18-22， 1995年9月，第274-279页)中，记载了一些解决由 于强局部耦合造成的慢收敛问题的一些尝试。与"局部耦合"相比，"整体耦合"是指以形成循环的方式通过连接多个 实体形成耦合。例如，整体耦合可通过使电路A与电路B连接形成，其中电 路B与电路C连接，而电路C又与电路A连接。因此，在图18中，包括V1、 V2和V3的耦合是整体耦合，其形成在Sl、 S2与S3之间的循环连接。解决 "整体耦合"的一些尝试在(作为提高基于松弛法的解算器中的收敛的一种方 法的广义耦合，Dmitriev-Zdorov， V.B.，设计自动化会议，1996， EURO-VHDL '96和展览会，议事录EURO-DAC，96，欧洲，Vol., Iss.， 16-20， 1996年9 月，第15-20页)和(具有整体反馈回路的电路的并行波形松弛法，设计自动 化会议，1992，第12-15页)中记载，但这些尝试的结果是效率低。在实践中，当系统内并行性方法用于使系统的仿真并行化时，多个划分变 得很大以至于不能获得计算加载的有效并行化，或者通信和同步开销使得方法 的效率很低。因此，需要一种减少执行并行化仿真所需的时间并且兼顾局部强 耦合与整体强耦合的方法。
技术实现思路
这里说明各种新颖的技术和系统，包括基于与仿真系统相关联的一个或 多个估计成本，通过将系统自动分解成第一组分区以仿真系统的方法。执行系 统仿真，其中使用精密度相对较低的仿真机制仿真对应于所述第一组分区的该 系统的部分。在仿真所述第一组分区中的每个分区期间，使用精密度相对较高 的仿真机制执行第二组仿真。此后描述的另一新颖技术包括通过将系统分解成多个分区来仿真该系 统。可以层级了解方式执行分解。第一组分区对应于在第一类型仿真器而不是 第二类型仿真器上进行仿真的第一类型技术。第二组分区对应于在第二类型仿 真器而不是第一类型仿真器上进行仿真的第二类型技术。通过下列步骤仿真系 统，所述步骤包括使用第一类型仿真器仿真第一组分区的每个分区；以及使 用第二类型仿真器仿真第二组分区的每个分区。随后描述的另一新颖技术涉及通过自动检测与待使用以仿真系统的仿真 器相关的许可信息来仿真系统，并且至少部分基于所述许可信息仿真该系统。随后描述的仿真技术允许对大的强耦合电路运行仿真，(由于容量限制) 所述电路不能在精密度较高的仿真器中运行。此外，所述仿真技术允许对登记 设计提取中产本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于仿真系统的方法，该方法包括：基于与仿真该系统相关的一个或多个估计成本，将该系统自动分解成第一组分区；对该系统执行仿真，其中使用精密度相对较低的仿真机制仿真对应于所述第一组分区的该系统的分区；以及在仿真所述第一组分区中的每个分区期间，使用精密度相对较高的仿真机制执行第二组仿真。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：桑尼尔C仙，
申请(专利权)人：艾克斯姆系统公司，
类型：发明
国别省市：US[]