synth

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

.gitignore

@@ -0,0 +1,3 @@
+*.vcd
+*.vvp
+*.csv

Makefile

@@ -0,0 +1,39 @@
+RC18855_SRC_DIR = ./src/rc18855
+RC23408_SRC_DIR = ./src/rc23408
+QA_DIR = ./qa
+IVERILOG_FLAGS = -g2012 -W all
+
+rc18855_enc_files := $(RC18855_SRC_DIR)/*.sv
+rc23408_enc_files := $(RC23408_SRC_DIR)/*.sv
+
+rc18855_dec_files := ./src/rc18855/decoder_8b10b.sv
+rc23408_dec_files := ./src/rc23408/decoder_8b10b.sv
+
+enc_tb_files = $(QA_DIR)/enc_8b10b_tb/*.svh $(QA_DIR)/enc_8b10b_tb/*.sv
+dec_tb_files = $(QA_DIR)/dec_8b10b_tb/*.svh $(QA_DIR)/dec_8b10b_tb/*.sv
+
+clean:
+	rm -rf *.vvp *.vcd ./sim ./synth
+
+enc_rc18855: 
+	iverilog $(IVERILOG_FLAGS) ./qa/dec_8b10b_tb/pkg_8b10b.svh $(enc_tb_files) $(rc18855_enc_files) -o enc.vvp
+
+dec_rc18855:
+	iverilog $(IVERILOG_FLAGS) ./qa/enc_8b10b_tb/*.svh $(dec_tb_files) $(rc18855_dec_files) -o dec.vvp
+
+enc_rc23408:
+	iverilog $(IVERILOG_FLAGS) ./qa/dec_8b10b_tb/pkg_8b10b.svh $(enc_tb_files) $(rc23408_enc_files) -o enc.vvp
+
+dec_rc23408:
+	iverilog $(IVERILOG_FLAGS) ./qa/enc_8b10b_tb/*.svh $(dec_tb_files) $(rc23408_dec_files) -o dec.vvp
+
+multilib: clean
+	mkdir ./synth; cd ./synth; genus -f ../scripts/multilib/synth.tcl; cd ../
+
+lp: clean
+	mkdir ./synth; cd ./synth; genus -f ../scripts/lp/synth.tcl; cd ../
+
+sim: clean
+	mkdir ./sim; cd ./sim; xrun -f ../scripts/multilib/xrun_launch_args.txt -f ../scripts/multilib/xrun_lp_args.txt -f ../scripts/multilib/xrun_files.txt; cd ../
+
+.DEFAULT_GOAL := multilib

README.md

@@ -1 +1,190 @@
-# 8b10b
+# 8b10b
+## Что внутри
+1. Две реализации кодера и декодера 8b/10b по схемам из отчетов IBM RC 18855 и RC 23408;
+2. Тестовое окружение для проверки кодеров/декодеров 8b/10b в папке qa с таблицами всех возможных комбинаций;
+3. Скрипты для моделирования и синтеза в стеке от cadence'а окружения с кодером и декодером. Что используется:
+    - Библиотеки от SkyWater 130nm;
+    - UPF;
+    - Lowpower flow;
+    - MMMC flow;
+    - multidomain/multilib;
+    - Simple PLE flow.
+
+### Пояснения
+1. Скрипты для двух различных окружений:
+    1. Несколько бибилотек ячеек различной высоты (multilib);
+    2. Одна библиотека ячеек (lp).
+2.  В окружении используются кодер и декодер из RC 23408;
+3.  В рамках синтеза используются некоторые ячейки промаркированные в бибилиотеках как `dont_use`.
+
+## Схема для синтеза
+![](pic/env.svg)
+
+Кодер, декодер и регистры из окружения принадлежат разным доменам питания. Цель синтеза - вставка ячеек для изоляции, преобразования уровня напряжения и сохранения состояния.
+
+### Кодер
+<p align="center">
+  <img src="pic/enc.svg" width="300"/>
+</p>
+
+Кодер реализован по схеме из RC 23408. Состоит из двух частей:
+1. Ядро (комбинационная схема с триггером для хранения текущего running disparity);
+3. Обвязка из триггеров.
+Подразумевается что вычислительное ядро должно отключаться в целях энергосбережения.
+
+### Декодер
+<p align="center">
+  <img src="pic/dec.svg" width="300"/> 
+</p>
+
+Декодер реализован по схеме из RC 23408. Состоит из двух частей:
+1. Ядро (комбинационная схема и триггер для хранения running disparity);
+2. Обвязка из триггеров.
+Аналогичено кодеру, ядро декодера должно отключаться в целях энергосбережения.
+
+## Варианты синтеза
+### Общие положения
+- В кодере и декодере описаны абстрактные переключатели питания работающие по портам `ENC_PS_CTRL` и `DEC_PS_CTRL` (потому что в библиотеках `sky130_fd_*` нет ячеек реализующих функционал переключателей питания);
+- И кодер и декодер разбиты на два домена питания:
+    - `aon`: входит переключатель питания и обвязка из триггеров;
+    - `ps`: входит комбинационная логика и триггер хранения running disparity.
+- И в кодере и в декодере на границе между `ps` и `aon` доменами описаны рпавила вставки ячеек изоляции на случай отключения питания ядра. Включение ячеек изоляции осуществляется через порты `ENC_ISO` и `DEC_ISO`;
+- Для триггеров внутри ядер кодера и декодера описано правило вставки ячейки с сохранением состояния на случай отключения питания ядра. Переход в режим хранения осуществляется по фронтам управляющих сигналов `ENC_RET` и `DEC_RET`;
+- Для всех сигналов переходящих из домена в домен описаны правила вставки ячеек преобразования уровня напряжения, т.к. подразумевается что уровни в каждом домене будут отличаться.
+
+### Синтез в варианте multilib
+```bash
+cd <папка_с_репозиторием>
+make
+```
+Иллюстрация сборки проекта с использованием lowpower + UPF + multidomain/multilib.
+
+Для каждого домена питания используется отдельная бибилотека, т.е. каждый домен питания еще и библтотечный домен:
+- окружение: `sky130_fd_sc_hvl`
+    - подразумевается что это always on домен питания;
+    - состояния домена питания:
+
+        | Название | Уровень напряжения питания (В) |
+        |---|---|
+        | ON_5v0 | 5.0 |
+        | ON_3v3 | 3.3 |
+
+    - из hvl библиотеки, помимо триггеров, берутся ячейки преобразования уровня напряжения.
+
+- декодер: `sky130_fd_sc_lp`
+    - состояния `aon` домена питания:
+
+        | Название | Уровень напряжения питания (В) |
+        |---|---|
+        | ON_1v6 | 1.6 |
+        | ON_1v95 | 1.95 |
+
+    - состояния `ps` домена питания:
+
+        | Название | Уровень напряжения питания (В) |
+        |---|---|
+        | ON_1v6 | 1.6 |
+        | ON_1v95 | 1.95 |
+        | OFF | OFF |
+
+    - таблица переходов для `ps` домена:
+
+        ||ON_1v6|ON_1v95|OFF|
+        |:---:|:---:|:---:|:---:|
+        |ON_1v6||&#9746;|&#9745;|
+        |ON_1v95|&#9746;||&#9745;|
+        |OFF|&#9745;|&#9745;||
+
+    - таблица состояний внутри декодера:
+        | Название | Состояние `aon` | Состояние `ps` |
+        |-|-|-|
+        | ON_1v6 | ON_1v6 | ON_1v6 |
+        | ON_1v95 | ON_1v95 | ON_1v95 |
+        | ON_1v6_OFF | ON_1v6 | OFF |
+        | ON_1v95_OFF | ON_1v95 | ON_1vOFF |
+
+- кодер: `sky130_fd_sc_ls` + `sky130_fd_sc_lp`.
+    - две библиотеки потому что в ls нет триггеров с сохранением состояния;
+    - состояния `aon` домена питания:
+
+        | Название | Уровень напряжения питания (В) |
+        |---|---|
+        | ON_1v4 | 1.4 |
+        | ON_1v8 | 1.8 |
+
+    - состояния `ps` домена питания:
+
+        | Название | Уровень напряжения питания (В) |
+        |---|---|
+        | ON_1v4 | 1.4 |
+        | ON_1v8 | 1.8 |
+        | OFF | OFF |
+
+    - таблица переходов для `ps` домена:
+
+        ||ON_1v4|ON_1v8|OFF|
+        |:---:|:---:|:---:|:---:|
+        |ON_1v4||&#9746;|&#9745;|
+        |ON_1v8|&#9746;||&#9745;|
+        |OFF|&#9745;|&#9745;||
+
+    - таблица состояний внутри декодера:
+        | Название | Состояние `aon` | Состояние `ps` |
+        |-|-|-|
+        | ON_1v4 | ON_1v4 | ON_1v4 |
+        | ON_1v8 | ON_1v8 | ON_1v8 |
+        | ON_1v4_OFF | ON_1v4 | OFF |
+        | ON_1v8_OFF | ON_1v8 | ON_1vOFF |
+
+### Синтез в варианте lp
+```bash
+cd <папка_с_репозиторием>
+make lp
+```
+Синтез схемы с использованием lowpower + UPF + MMMC + simple PLE. <br>
+Основная цель - иллюстрация voltage & ferquency scaling. <br>
+У всего окружения два режима работы:
+
+| Название | Уровень напряжения питания (В) | Частота тактового сигнала (МГц) | Скорость данных (Мбит) |
+|---|:---:|:---:|:---:|
+| VNOM | 1.6 | 1.25 | 10 |
+|VBOOST| 1.95 | 12.5 | 100 |
+
+В `scripts/lp/mmmc.tcl` описаны все режимы и условия работы.<br>
+Состояния доменов питания:
+- `aon`:
+    | Название | Уровень напряжения питания (В) |
+    |---|:---:|
+    | VNOM | 1.6 |
+    | VBOOST | 1.95 |
+- `ps`:
+    | Название | Уровень напряжения питания (В) |
+    |---|:---:|
+    | VNOM | 1.6 |
+    | VBOOST | 1.95 |
+    | OFF | OFF |
+
+Таблица состояний внутри кодера и декодера:
+
+| Название | Состояние `aon` | Состояние `ps` |
+|---|:---:|:---:|
+| VNOM | VNOM | VNOM |
+| VBOOST | VBOOST | VBOOST |
+| VNOM_OFF | VNOM | OFF |
+| VBOOST_OFF | VBOOST | OFF |
+
+Таблица состояний всего окружения:
+| Название | Состояние домена кодера | Состояние домена окружения | Состояние домена декодера |
+|---                   |:---:       |:---:   |:---:       |
+| OFF_VNOM_OFF         | VNOM_OFF   | VNOM   | VNOM_OFF   |
+| VNOM_VNOM_OFF        | VNOM       | VNOM   | VNOM_OFF   |
+| OFF_VNOM_VNOM        | VNOM_OFF   | VNOM   | VNOM       |
+| VNOM_VNOM_VNOM       | VNOM       | VNOM   | VNOM       |
+| OFF_VBOOST_OFF       | VBOOST_OFF | VBOOST | VBOOST_OFF |
+| VBOOST_VBOOST_OFF    | VBOOST     | VBOOST | VBOOST_OFF |
+| OFF_VBOOST_VBOOST    | VBOOST_OFF | VBOOST | VBOOST     |
+| VBOOST_VBOOST_VBOOST | VBOOST     | VBOOST | VBOOST     |
+
+## Ссылки
+1. [8B/10B Encoding and Decoding for High Speed Applications (RC23408)](https://dominoweb.draco.res.ibm.com/f2df32762a248ae685256f48006b24e6.html)
+2. [The ANSI Fibre Channel Transmission Code (RC 18855)](https://www.jedec.org/sites/default/files/docs/JESD204B.pdf])