Power 介绍——Transition Power

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这是集成电路物理设计的第四个系列【Power】的第七篇文章，本篇文章主要介绍Transition Power相关内容：

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什么是Transition Power?

电阻一般会存在四种状态：高电平状态1，低电平状态0，高阻状态Z，不定态X。由电路不定态产生的功耗为Transitioon Power (X State Power)。
电路中X状态在逻辑仿真中是一种不确定状态，这会影响power analysis的准确性，尤其是X状态持续整个仿真周期。
如果电路中某条net在activity file中整个仿真周期都为X状态，PrimePower会将这条net假设为半个周期为高电平1，半个周期为低电平0，因此该条net至少toggle一次，这会产生switching power。在多数情况下，这种power对total power的影响很小，但当这条net的output load很大，或者这个toggle会持续传播下去，则该power可能会产生很大影响。
在Averaged Mode下，X State Power包含在glitch power中，在Timing_based Mode下，X State Power与Glitch Power分开计算。

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TR和SP的计算

Static Probability = Time at logic 1 / (Total simulation time - Time in X state)
Toggle Rate = [number of transitions from 0->1 or 1->0 (regular toggles) + 0.5*(number of 0/1 to X transition) + 0.5*(number of X to 1/0 transition)]
Glitch Togggle Rate = [0.5*[0.5*(number of 0/1 to X) + 0.5*(number of X X transition to 0/1)]] / Total Duration
如果X state持续整个仿真时间周期：Staticc Probability = 0.5 Toggle Rate = 0
SAIF File计算SP/TR方法：只有从确定状态到X state才会被考虑，初始的X State不被考虑在内。SAIF File相关介绍参考：File 介绍——VCD&SAIF File

VCD File计算SP/TR方法：VCD文件记录每个时刻信号的变化，以此来计算SP/TR。VCD File相关介绍参考：File 介绍——VCD&SAIF File

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Averaged Power Analysis of Constant X nets

如果cell的输出net上的constant X状态是annotated，PrimePowert通过annotated toggle rate计算x state power。如果X state出现在输出端，则toggle rate仍然为0，没有dynamic power产生。

如果cell的输出net上的constant X状态是unannotated，PrimePower通过已知的switching activity信号产生X state状态，这可能会在输出端产生多余的switching activity。

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如何计算Transitioon Power?

当cell的输出端存在X transition时（0/1 -> X或者 X -> 0/1），PrimePower会进行X transiton power的计算。
X transition power一般计算方式是full transitiion power * derating factor，derating factor一般设置为0.5。

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如何优化Transitioon Power?

X state的存在会造成power的不准确。
如何确定pin/net上是否存在X states
>check_activity [get_pins * -hier] #检测X/Z state annotation on pins
>get_attribute [get_pins pin_name] activity_checker_status
>report_activity_annotation #报告annotation信息
将X state改为确定状态
将X state Net改为toggle rate=0 和static probabiity=0.5
通过脚本重置X state Net为一个确定的状态，这会使得PrimePower避免计算冗余的power。

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参考文献

1，PrimeTime-PX userguide

2，Synopsys: Glitch Power Analysis with PrimePower

3，Synopsys: Calculating X State Power in PrimePower

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