An Emulation System for Efficient Verification of ASIC Design

ASIC 설계의 효과적인 검증을 위한 에뮬레이션 시스템

In this paper, an ASIC emulation system called ACE (ASIC Emulator) is proposed. It can produce the prototype of target ASIC in a short time and verify the function of ASIC circuit immediately The ACE is consist of emulation software in which there are EDIF reader, library translator, technology mapper, circuit partitioner and LDF generator and emulation hardware including emulation board and logic analyzer. Technology mapping is consist of three steps such as circuit partitioning and extraction of logic function, minimization of logic function and grouping of logic function. During those procedures, the number of basic logic blocks and maximum levels are minimized by making the output to be assigned in a same block sharing product-terms and input variables as much as possible. Circuit partitioner obtain chip-level netlists satisfying some constraints on routing structure of emulation board as well as the architecture of FPGA chip. A new partitioning algorithm whose objective function is the minimization of the number of interconnections among FPGA chips and among group of FPGA chips is proposed. The routing structure of emulation board take the advantage of complete graph and partial crossbar structure in order to minimize the interconnection delay between FPGA chips regardless of circuit size. logic analyzer display the waveform of probing signal on PC monitor that is designated by user. In order to evaluate the performance of the proposed emulation system, video Quad-splitter, one of the commercial ASIC, is implemented on the emulation board. Experimental results show that it is operated in the real time of 14.3MHz and functioned perfectly.

본 논문에서는 ASIC 설계 회로를 빠른 시간 내에 구현 및 검증할 수 있는 에뮬레이션 시스템 ACE(ASIC Emulator)를 제안한다 ACE는 EDIF 번역기, 라이브러리 변환기, 기술 맵퍼, 회로 분할기, LDF 생성기를 포함하는 에뮬레이션 소프트웨어와 에뮬레이션 보드, 논리 분석기를 포함하는 에뮬레이션 하드웨어로 구성된다. 기술 맵퍼는 회로 분할과 논리 함수식 추출, 논리 함수의 최소화, 논리 함수식의 그룹핑의 세 과정으로 이루어지며, 같은 기본 논리 블록에 할당되는 출력의 적항과 변수들을 많이 공유하게 하여 기본 논리 블록 수와 최대 레벨 수를 최소화한다. 에뮬레이션 보드의 배선 구조와 FPGA 칩이 갖는 제한 조건들을 만족시키면서 서로 다른 칩 사이에 연결된 신호선 뿐만 아니라 서로 다른 그룹 사이에 연결된 신호선 수의 최소화를 목적 함수로 하는 새로운 회로 분할 알고리듬을 제안한다 여러 FPGA 칩으로 구성된 에뮬레이션 보드는 완전 그래프와 부분 그래프를 결합한 새로운 배선 구조로 회로의 크기에 관계없이 칩 사이의 지연 시간을 최소화하도록 설계하였다. 논리 분석기를 이용하여 구현된 회로에서 검증을 원하는 내부신호에 대한 파형을 PC의 모니터로부터 관측할 수 있다. 제안한 에뮬레이션 시스템의 성능을 평가하기 위하여 상용 회로중 하나인 화면4분할기 회로를 에뮬레이션 보드상에 설계하여 동작 시간과 기능을 확인한 결과, 14.3MHz의 실시간 동작과 함께 기능이 완전함을 확인할 수 있었다.