本发明专利技术公开了一种片上供电网络仿真中电导矩阵构造方法及系统。该电导矩阵构造方法包括步骤1，将属于电源网上的结点散列到电源网散列表HASHvdd中，将属于地网上的结点散列到地网散列表HASHgnd中；步骤2，得到解析后的SIPCE网表中的元件和结点的邻接关系；步骤3，根据所述邻接关系建立电路连接拓扑图；步骤4，根据所述电路连接拓扑图构造电导矩阵。本发明专利技术可以快速准确地读取SPICE格式的供电网络电路网表，将供电网络中的电学元件以及结点信息存储到方便快捷的数据结构中；然后，在供电网络特有的几何拓扑性质基础上，根据结点分析方法的原理，采用高效的电路构建器将供电网络建立成仿真矩阵以及右端电流向量。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及集成电路设计领域，尤其涉及ー种片上供电网络仿真中电导矩阵构造方法及系统。
技术介绍
在超大規模集成电路中，高效、精确的供电网络的分析方法，对供电网络的设计优化有着重要的意义。供电网络的优化流程一般是在当前设计的基础上，根据仿真分析的结果进行调整，得到下一歩的设计。重复这样的流程直到得到ー个合理的设计效果，这种迭代的仿真-优化过程是非常耗时的，而其中的仿真过程占了很大的时间比例。因此，ー个快速高效的供电网络仿真器成为供电网络设计优化的核心。目前广泛使用的供电网络的拓扑结构是ー个网格状的拓扑结构，供电网络的静态仿真分析是针对ー个纯电阻网络模型，采用经典的结点分析方法，建立ー个大規模的线性方程组，通过求解这个线性方程组可得到所有结点的电压值。供电网络的瞬态分析通常是针对包含电阻、电容和电感的模型，将储能元件电容和电感进行离散化，离散化后的电容和电感元件都可以等效为ー个常数电阻并联ー个电流源，电流源的大小可以根据上一个时间点的仿真结果得到，通过求解每个时间点上的电路结点电压响应，即可得到供电网络结点电压的动态变化，因此供电网络的瞬态仿真是一系列的静态仿真，实质上就是求解一系列的线性方程组。供电网络可以看作为由供电金属走线形成的电阻支路和金属走线交叉点形成的结点组成的网络，通过基尔霍夫电压定律和基尔霍夫电流定律，整个网络的电学特性满足一系列的线性方程组，此线性方程组可以形式化为矩阵方程，该矩阵方程中的系数矩阵即为点到矩阵。通过先进的稀疏线性系统求解技术可以快速地得到该线性系统的供电网络结点电压向量。由于现代供电网络不仅规模很大，而且结构也相当复杂，如何快速构建供电网络仿真中的电导矩阵成为提高仿真器仿真速度的关键问题之一。
技术实现思路
针对现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种片上供电网络仿真中电导矩阵构造方法及系统。本专利技术提供了ー种片上供电网络仿真中电导矩阵构造方法，包括步骤I，将属于电源网上的结点散列到电源网散列表HASHvdd中，将属于地网上的结点散列到地网散列表HASHgnd中；建立集合^^=,集合，集合s- = O ，集合5隱=S^sUS=以及集合S伽=S=US= O电源网的结点集合，为地网的结点集合，巧^为与电源网上供电电压端有关的结点集合，&づ为与地网上供电接地端有关的结点集合，为与电源网上吸纳电流源有关的结点集合，为与地网上吸纳电流源有关的结点集合，为电源网上除和中结点之外的结点集合，$=为地网上除和中结点之外的结点集合，为电源网上的电阻集合，”=为地网上的电阻集合；步骤2，得到解析后的SIPCE网表中的元件和结点的邻接关系；步骤3，根据所述邻接关系建立电路连接拓扑图； 步骤4，根据所述电路连接拓扑图构造电导矩阵。在一个示例中，步骤2中，元件均指向该元件两端的结点。在一个示例中，步骤3和步骤4之间还包括步骤31，利用并查集进行结点等效；步骤32，合并吸纳电流源。在一个示例中，步骤32和步骤4之间还包括步骤33，识别片上供电网络中的独立子电路，以求解和分析该独立子电路。在一个示例中，该电导矩阵构造方法还包括步骤5，建立矩阵方程并求解。本专利技术提供了ー种片上供电网络仿真中电导矩阵构造系统，包括集合建立模块，用于将属于电源网上的结点散列到电源网散列表HASHvdd中，将属于地网上的结点散列到地网散列表HASHgnd中；建立集合^^ = S:眞:dde，集合^pad = ^pad ^ ^ pad ,集合ズ=S· I I SSd ,集合 Y - ^vdd I I 以及集合マ-Vvdd I I VSnd ·°pin り。pin^cross ~ ^cross ^cross^wire ~ ^wire ^wire 为电源网的结点集合，为地网的结点集合，&^为与电源网上供电电压端有关的结点集合，&づ为与地网上供电接地端有关的结点集合，为与电源网上吸纳电流源有关的结点集合为与地网上吸纳电流源有关的结点集合,为电源网上除5^和^中结点之外的结点集合，为地网上除和巧:f中结点之外的结点集合，为电源网上的电阻集合，为地网上的电阻集合；邻接关系获取模块，用于得到解析后的SIPCE网表中的元件和结点的邻接关系；拓扑图建立模块，用于根据所述邻接关系建立电路连接拓扑图；电导矩阵构造模块，用于根据所述电路连接拓扑图构造电导矩阵。在一个示例中，元件均指向该元件两端的结点。在一个示例中，该电导矩阵构造系统还包括结点等效模块，用于利用并查集进行结点等效；电流源合并模块，用于合并吸纳电流源。在一个示例中，该电导矩阵构造系统还包括独立子电路识别模块，用于识别片上供电网络中的独立子电路，以求解和分析该独立子电路。在一个示例中，该电导矩阵构造系统还包括求解模块，用于建立矩阵方程并求解。本专利技术可以快速准确地读取SPICE格式的供电网络电路网表，将供电网络中的电学元件以及结点信息存储到方便快捷的数据结构中；然后，在供电网络特有的几何拓扑性质基础上，根据结点分析方法的原理，采用高效的电路构建器将供电网络建立成仿真矩阵以及右端电流向量。附图说明下面结合附图来对本专利技术作进ー步详细说明，其中图I是供电网络结构示意图； 图2是本专利技术的仿真流程示意图；图3是电路元件均指向它两端结点的邻接表图4是电路结点等效之后的邻接表；图5是电路连接拓扑图；图6是3X3网格示意图(其中 表示与电压源相连的结点，Θ表示与吸纳电流源相连的结点)；图7是测试电路ibmpg3_bmpgnewl的运行时间和内存消耗示意8和图9是本专利技术的测试电路thupgl-thupglO运行时间和内存消耗随求解问题规模的增长而增长的趋势示意图。具体实施例方式本专利技术提出了一种稳定、高效的供电网络静态仿真时电导矩阵的构造方法，该方法针对供电网络特有的金属走线几何拓扑，采取高效的方法读入SPICE网表，并处理各种特殊电路元件以及结点情况，最后形成静态仿真时的电导矩阵。该方法首先通过SPICE解析器，将SPICE格式的供电网络读入到内部的数据结构中，再通过电路构建器将其建立成拓扑图，形成仿真矩阵，具体包括以下内容SPICE格式是ー种エ业界用于描述电路元器件及其拓扑关系的标准格式，ー个完整的SPICE格式的电路网表描述包括电路元器件的名称、參数、模型以及它们之间的拓扑连接关系，电路输入激励，电路输出，以及电路分析类型等。对于供电网络的静态仿真，如图I所示，其电路模型包含金属走线的电阻，供电PAD的标准电压源，以及作为供电网络负载的吸纳电流源，电路输出是供电网络结点的电压值。本专利技术所测试的用例为标准的SPICE格式的电路网表，其设计实例来自于美国IBM公司的POWER系列处理器。本专利技术提供的片上供电网络仿真中电导矩阵构造方法如图2所示，包括步骤11、首次扫描SPICE网表扫描SPICE网表，统计出网表中电阻的数目η”金属走线层数r^。然后以ら为模块大小初始化电源网结点的哈希表HASHvdd,以为模块大小初始化地网结点的哈希表HASHgndo步骤12、再次扫描SPICE网表扫描SPICE网表，将网表中出现的结点按名字字符串散列到各自的哈希表中。对于结点i，其结点名称为NAMEi,结点名称的字符串长度为len，字符串中的第j个字符为NAMEj，则定义该结点的哈希值为本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
2011.11.30 CN 201110391425.61.ー种片上供电网络仿真中电导矩阵构造方法，其特征在于，包括 步骤1，将属于电源网上的结点散列到电源网散列表HASHvdd中，将属于地网上的结点散列到地网散列表HASHgnd中；建立集合^^=,集合，集合s- = U，集合5隱=dJS，及集合Swifv = s^e[j为电源网的结点集合，为地网的结点集合，巧^为与电源网上供电电压端有关的结点集合，&づ为与地网上供电接地端有关的结点集合，为与电源网上吸纳电流源有关的结点集合，为与地网上吸纳电流源有关的结点集合,t为电源网上除ば和^中结点之外的结点集合,5=为地网上除和中结点之外的结点集合，义t为电源网上的电阻集合，”=为地网上的电阻集合； 步骤2，得到解析后的SIPCE网表中的元件和结点的邻接关系； 步骤3，根据所述邻接关系建立电路连接拓扑图； 步骤4，根据所述电路连接拓扑图构造电导矩阵。2.如权利要求I所述的电导矩阵构造方法，其特征在于，步骤2中，元件均指向该元件两端的结点。3.如权利要求I所述的电导矩阵构造方法，其特征在于，步骤3和步骤4之间还包括 步骤31，利用并查集进行结点等效； 步骤32，合并吸纳电流源。4.如权利要求I所述的电导矩阵构造方法，其特征在于，步骤32和步骤4之间还包括步骤33，识别片上供电网络中的独立子电路，以求解和分析该独立子电路。5.如权利要求I所述的电导矩阵构造方法，其特征在干，该电导矩阵构造方法还包括步骤5，建立矩阵方程并求解。6.ー种片上供电网络仿真中电导矩阵构造系统，其特征在于，包括 集合建立模块，用于将属于电源网上的结点散列到电源网散列表HASHv...
【专利技术属性】
技术研发人员：周强，蔡懿慈，李佐渭，杨建磊，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：
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