Pulsar : towards a synthesis flow for QDI circuits

Abstract

Circuitos assíncronos quase-insensíveis a atrasos ou QDI são conhecidos pela robustez a variações de PVT. Isso os torna bons candidatos para uso de técnicas de projeto agressivas de redução da tensão de alimentação. No entanto, a adoção do projeto QDI em escala industrial é dificultada: (i) pela dependência de ferramentas de projeto especializadas para circuitos QDI; (ii) pela falta de integração com fluxos de projeto ASIC tradicionais. Esta Dissertação propõe Pulsar, um novo fluxo de síntese para o projeto QDI. Pulsar emprega ferramentas comerciais de automação de projeto eletrônico (EDA) para capturar o projeto, expandir descrições para uso de códigos insensíveis a atrasos, e realizar o mapeamento tecnológico e a otimização de circuitos QDI. Ferramentas EDA comerciais habilitam projetistas a definir objetivos de desempenho e equilibrar características de energia e área. Esta Dissertação traz seis contribuições originais: (i) um fluxo pseudo-síncrono estendido, que agrega novos modelos de registradores; (ii) o fluxo SDDS-NCL sequencial, para lidar com descrições de projeto genéricas (combinacionais e/ou sequenciais); (iii) o modelo rede de canais meio-buffer ou HBCN, que viabiliza a análise de temporização de circuitos assíncronos QDI meio-buffer; (iv) uma formulação de programação linear para restringir projetos a operar com um tempo de ciclo assíncrono alvo. (v) uma técnica de captura de projeto similar à RTL para circuitos síncronos e uma técnica associada para a expansão de descrições de circuitos para versões em trilha dupla; (vi) uma ferramenta de cálculo automatizado de restrições de síntese para circuitos QDI. Experimentos mostram que Pulsar permite o projeto de circuitos assíncronos a partir de descrições similares a RTL sujeitas a restrições de tempos de ciclo. Pulsar permite designar tempos de ciclo alvo para circuitos QDI usando ferramentas comerciais, o que constitui um avanço para projetistas QDI, que agora podem vincular com segurança métricas de desempenho de pior caso a projetos. Além disso, Pulsar permite que projetistas definam o desempenho para otimização de energia ou de área, capitalizando nas folgas dos orçamentos temporais do circuito.