[发明专利]模型编译方法

说明书

技术领域

本发明总的来说涉及系统的计算机仿真，更具体地，涉及用在仿真器中的模型。

背景技术

相关技术描述

仿真概述

仿真器是用于基于系统描述来分析系统的计算机软件程序。基本上，仿真器允许用户在系统的仿真操作期间通过执行分析来询问关于系统的问题。仿真器数字地计算系统对仿真刺激的响应。通常，仿真器将各种刺激施加给可执行的系统模型以预测系统将如何响应。仿真使得能够在开始实际实现系统的时间和开支之前理解复杂的系统如何运转。通常，系统描述包括描述系统行为的方程。仿真器在由刺激表示的上下文仿真条件中解决这些方程，以仿真在那些条件下系统的运行。关于仿真器更透彻的论述，参见Ken Kundert，The Designer′s Guide to SPICE and Spectre，Kluwer AcademicPublishers，1995。

电路仿真器通常从包含在电路中的元件的数学模型构造电路方程。模型可以为内置的(对于SPICE之类的仿真器中半导体模型通常是这种情况)，或者它们可以由用户使用某些类型的模型化语言(例如，Verilog-AMS，其为许多不同的硬件描述语言(HDL)中的一种)来指定。电路仿真器通常构造一组普通的差分方程来描述将被仿真的电路。从电路元件的参数化模型以及网络表中提供的电路连接性信息来构造方程。给定初始条件和刺激，从方程求解出电路的响应。更具体地，为了形成方程，仿真器将单个元件的数学模型与描述元件如何互联的方程结合起来。从Kirchoff(基尔霍夫)电压和电流定律导出互联方程。KCL规定在任何时刻流出节点的所有电流总和为零。KVL规定在任何时刻沿一个环路的所有分支电压的代数和为零。

因此，诸如SPICE的电路仿真器进行电路描述并将其进行仿真，以预测其真实的领域行为。电路描述通常包括网络表，其为具有描述元件应该如何彼此连接的附加信息的元件列表。电路描述还包括各种电路元件的参数值。电路描述还包括使其接口数量联系起来的方程的集合形式的单个电路元件的详细模型。此外，电路描述通常包括关于当元件被互联时如何结合接口数量的一般规则。过去，电路仿真器已经提供了这些方面作为内置能力。元件模型通常用诸如C的编程语言来编写，并且被编译入仿真器。互联规则基于基尔霍夫定律并被硬编码进仿真器。

虽然该方法已经在电子工业很好地应用了三十多年，但是它在许多方面都存在问题。以下是使用该方法所能引起的问题类型的实例。第一，对于被编译进仿真器的模型，它们对于最终用户来说是黑箱。通常，用户能够理解模型需要大量的文档，并且通常由于模型的复杂性，使得文档与所实施的模型不匹配。第二，用户对模型具有最低限度的控制或者没有控制；他们通常必须接受他们所被给定的。因为模型可能在各种仿真器之间不匹配，所以这对于需要使用来自不同厂家的仿真器的用户是存在问题的。第三，更新或修改模型的过程将会是很费力的并且非常慢。这可能涉及许多不同当事者，所有当事人都必须同意更新，然后必须行动以执行该更新，并且这些当事者中的许多可能不直接从更新中受益。

出于这些和其他原因，已经趋向于摆脱通用的编程语言(例如C)，而是改为使用专用的模型化语言(例如，Verilog-A)来编写模型。为此，当前正加强Verilog-A语言以更好地支持压缩建模。期望当与如果以C实现相比以Verilog-A编写模型时，模型的实现和维护将更容易。另外，用Verilog-A编写的模型将更容易理解，这样能够期望最终用户自己将能够增强并维护它们。为了使这得以实现，仿真器不久将会配备有“模型编译器”，其将使用户将用Verilog-A编写的模型转换为链接到仿真器中的模型的实现。在许多情况下，Verilog-A模型将首先被翻译为诸如C或C++的通用编程语言，然后生成的代码被编译和链接到仿真器中。模型编译器已经开始出现。例如，参见Lemaitre，L.，McAndrew，C.，Hamm，S.，ADMS-Automatic Device Model Synthesizer，IEEE 2002 CustomIntegrated Circuit Conference，2002年5月，p.27-30。基于标准化Verilog-A语言的编译器很可能大量地取代基于非标准语言的现有编译器。