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Design Compiler：解组(Ungroup)

news 来源：原创 2025/6/15 7:45:17

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Design Compilerhttps://blog.csdn.net/weixin_45791458/category_12738116.html?spm=1001.2014.3001.5482

解组(Ungroup)指的是指将某一层级中的子设计（或者说模块）合并到其父设计中，通常在当前设计的层次划分不合理导致优化受限时使用，如图1所示。

图1 解组的示意图

解组可以分为两类，一类是用户显式指定的，而另一类是由Design Compiler自动进行的，下面将分别进行讨论。

发生解组的情况

显式解组

ungroup命令

使用ungroup命令可以直接进行解组，下面展示了该命令的一些基本使用方式。

1、假设存在顶层设计top和middle设计，顶层设计中middle设计例化为u_middle单元，使用ungroup命令即可对层次单元u_middle进行解组，由于Design Compiler发现middle设计此时没有被其他设计例化了，因此其被删除，被解组的层次单元中的对象，在解组后将属于顶层设计，对象名字会添加层次路径前缀，但需要注意的是此时"/"不再是层次分隔符，而是对象名字的一部分。

dc_shell> list_designs
middle   top (*)
dc_shell> get_cells
{u_middle}
dc_shell> ungroup [get_cells u_middle]
dc_shell> list_designs
top (*)
dc_shell> get_cells  # get_cells命令默认返回当前实例中的单元（不包括跨层次单元）
{u_middle/sum_reg   u_middle/U1}

2、假设存在顶层设计top和middle设计，顶层设计中middle设计例化为u_middle单元，使用ungroup命令配合-prefix选项可以指定解组后，被解组的层次单元中的对象的前缀。

dc_shell> ungroup [get_cells u_middle] -prefix "TEST:"
dc_shell> get_cells 
{TEST:sum_reg  TEST:U1}

3、假设存在顶层设计top、middle设计和bottom设计，顶层设计中middle设计例化为u_middle单元，middle设计中bottom设计例化为u_bottom单元，使用ungroup命令即可对层次单元u_middle进行解组，但需要注意的是解组默认是不递归的，使用-flatten可选项可以递归解组。

dc_shell> ungroup [get_cells u_middle]
dc_shell> get_cells 
{u_middle/u_bottom}

dc_shell> ungroup [get_cells u_middle] -flatten
dc_shell> get_cells 
{u_middle/u_bottom/sum_reg u_middle/u_bottom/U1}

4、假设存在顶层设计top、middle设计和bottom设计，顶层设计中middle设计例化为u_middle单元，middle设计中bottom设计例化为u_bottom单元，使用ungroup命令配合-start_level选项表示对指定层次单元下的第几层递归解组（隐含-flatten选项），若为1则相当于对该层次单元递归解组。

dc_shell> ungroup [get_cells u_middle] -start_level 1
dc_shell> get_cells 
{u_middle/u_bottom/sum_reg u_middle/u_bottom/U1}

dc_shell> ungroup [get_cells u_middle] -start_level 2
dc_shell> get_cells 
{u_middle}

dc_shell> ungroup [get_cells u_middle/u_bottom] -start_level 1
dc_shell> get_cells 
{u_middle}

5、假设存在顶层设计top、middle设计和bottom设计，顶层设计中middle设计例化为u_middle1单元和u_middle2单元，middle设计中bottom设计例化为u_bottom单元，无法使用ungroup命令对层次单元u_bottom进行解组，因为其父设计不是唯一的（解组需要对middle设计进行处理，但middle设计在其他地方也被例化了）。

dc_shell> ungroup [get_cells u_middle1/u_bottom]
Error: Cannot perform ungroup on the instance u_middle1/u_bottom becauseparent is not a unique instantiation of design middle. Pleasererun the command after uniquifying the instance. (UID-379)

set_ungroup命令

使用set_ungroup命令可以设置层次单元的ungroup属性，该属性为true的层次单元将在综合时被解组，下面展示了该命令的基本使用方式。

假设存在顶层设计top和middle设计，顶层设计中middle设计例化为u_middle单元，使用set_ungroup命令设置u_middle单元的ungroup属性为true后使用compile命令进行综合即可对层次单元u_middle进行解组，被解组的层次单元中的对象，在解组后将属于顶层设计，对于层次单元和触发器对象，对象名字会添加层次路径前缀，但需要注意的是此时"/"不再是层次分隔符，而是对象名字的一部分。

dc_shell> set_ungroup [get_cells u_middle] true
dc_shell> compile
dc_shell> get_cells
{u_middle/sum_reg U1}

compile命令

使用compile命令进行综合时添加-ungroup_all选项可以递归解组当前设计中的所有层次单元，下面展示了该命令的基本使用方式。

dc_shell> compile -ungroup_all # 解组效果相当于ungroup -all -flatten
dc_shell> get_cells
{u_middle/sum_reg U1}

自动解组

compile命令

使用compile命令进行综合时添加-auto_ungroup delay/area选项可以根据时序/面积对当前设计内层次单元进行自动解组。

如果选择根据时序自动解组，Design Compiler将使用一种智能解组策略，旨在提升设计的整体时序性能，该策略选择最有可能从解组中获益的层级结构，重点优化包含关键路径或在后续优化步骤中可能变为关键路径的层级，下面展示了该命令的基本使用方式。。

dc_shell> compile -auto_ungroup delay
dc_shell> get_cells
{u_middle}      # 由于不存在关键路径，解组不发生

如果选择根据面积自动解组，Design Compiler将取对设计中面积较小的模块进行解组，以提升面积优化效果，对设计的时序影响较小。compile_auto_ungroup_count_leaf_cells变量（默认值为false）用于指定计算面积时是否只统计叶单元，下面展示了该命令的基本使用方式。。

dc_shell> compile -auto_ungroup area
dc_shell> get_cells
{u_middle/sum_reg U1}

compile_ultra命令

使用compile_ultra命令进行综合时可以根据时序、面积和结果质量对当前设计内层次单元进行自动解组。

在初始映射阶段前，Design Compiler会执行基于面积的解组，工具会根据GTECH估算尚未映射的层级面积（这与compile命令根据面积的自动解组不同，后者发生在门级优化阶段），删除面积较小的模块，目的是提升时序和面积优化的结果质量(QoR)。由于此过程发生在优化早期，优化上下文更完整。此外，还会启用跨层级的数据路径提取，从而进一步改善时序和面积。

在时序优化阶段，Design Compiler会对关键路径上的层级结构执行解组，主要用于时序性能的优化。

使用compile_ultra命令添加-spg选项时，Design Compiler会取消更多层级结构，以提升结果质量(QoR)。

下面展示了该命令的基本使用方式。

dc_shell> compile_ultra
dc_shell> get_cells
{u_middle/sum_reg U1}

报告自动解组分组的层级

可使用report_ungroup命令报告哪些层级在综合过程中被自动解组（不适用于ungroup命令），哪些因限制未被解组，下面展示了该命令的基本使用方式。

dc_shell> compile_ultra
dc_shell> report_ungroup****************************************
Report : report_ungroup
Design : top
Version: W-2024.09-SP2
Date   : Fri Jun 13 23:47:59 2025
****************************************Descriptions of reasons for ungrouping and preserving hierarchy
AU    -    Cell is ungrouped due to auto_ungrouping
SAU   -    Cell has user set_autoungroup_options settings
UU    -    Cell has user specific set_ungroup true command
UP    -    Cell has user specific set_ungroup false command
BO    -    Cell has boundary optimization restriction
MUX   -    Cell has mux no-ungroup restriction
UPF   -    Cell has upf no-ungroup restriction
DFT   -    Cell has dft no-ungroup restriction
DT    -    Cell has dont_touch attribute
TC    -    Cell has timing constraints
OTH   -    Cell has other kind of restrictions==============================================================================
|                                          | No.of |            |            |
|                                          | leaf  |            |            |
| Cell Name                                | cells | Status     | Reason     |
==============================================================================
| u_middle                                 | 2     | ungrouped  | AU         |
==============================================================================
===============================================
| Hierarchy                      | Count      |
===============================================
| user removed hierarchies       | 0          |
| auto ungrouped hierarchies     | 1          |
| user preserved hierarchies     | 0          |
===============================================****************************************

不发生解组的情况

有些情况下解组不会发生，下面将对此进行列举（假设存在顶层设计top和middle设计，顶层设计中middle设计例化为u_middle单元）。

显式解组

ungroup命令

当层次单元设置了dont_touch属性时，其不能使用ungroup命令解组（除非指定了-force选项），如下所示。

dc_shell> set_dont_touch [get_cells u_middle]
dc_shell> ungroup [get_cells u_middle]
Warning: All specified hierarchical cells are don't touched. No cells can be ungrouped. (UID-230)
dc_shell> ungroup -force [get_cells u_middle]
dc_shell> get_cells
{u_middle/sum_reg   u_middle/U1}

set_ungroup命令

当使用set_ungroup命令设置层次单元的ungroup属性为true，但又设置了dont_touch属性时，综合时无法解组，如下所示。

dc_shell> set_dont_touch [get_cells u_middle]
dc_shell> set_ungroup [get_cells u_middle]
dc_shell> compile
dc_shell> get_cells
{u_middle}

compile命令

1、当层次单元设置了dont_touch属性时，使用compile命令进行综合时添加-ungroup_all选项无法解组，如下所示。

dc_shell> set_dont_touch [get_cells u_middle]
dc_shell> compile -ungroup_all
dc_shell> get_cells
{u_middle}

2、当使用set_ungroup命令设置层次单元的ungroup属性为false时，使用compile命令进行综合时添加-ungroup_all选项无法解组，如下所示。

dc_shell> set_ungroup [get_cells u_middle] false
dc_shell> compile -ungroup_all
dc_shell> get_cells
{u_middle}

自动解组

compile命令

如果选择根据时序自动解组

1、当不存在关键路径时，解组不发生使用compile命令进行综合时添加-auto_ungroup delay选项无法解组，如下所示。

dc_shell> compile -auto_ungroup delay # 没有设置时序约束
dc_shell> get_cells
{u_middle}

2、当层次单元设置了dont_touch属性时，使用compile命令进行综合时添加-auto_ungroup delay选项无法解组，如下所示。

dc_shell> set_dont_touch [get_cells u_middle]
dc_shell> compile -auto_ungroup delay
dc_shell> get_cells
{u_middle}

3、当使用set_ungroup命令设置层次单元的ungroup属性为false时，使用compile命令进行综合时添加-auto_ungroup delay选项无法解组，如下所示。

dc_shell> set_ungroup [get_cells u_middle] false
dc_shell> compile -auto_ungroup delay
dc_shell> get_cells
{u_middle}

4、当使用set_boundary_optimization命令禁止层次单元的边界优化时，使用compile命令进行综合时添加-auto_ungroup delay选项无法解组，如下所示。

dc_shell> set_boundary_optimization [get_cells u_middle] false
dc_shell> compile -auto_ungroup delay
dc_shell> get_cells
{u_middle}

5、在非拓扑模式下，当层次单元的线负载模型与其父设计的线负载模型不同时，使用compile命令进行综合时添加-auto_ungroup delay选项无法解组（除非设置compile_auto_ungroup_override_wlm变量为true），如下所示。

dc_shell> set_wire_load_mode enclosed  # 指定下层设计使用自己的线负载模型
dc_shell> set_wire_load_model -name tsmc090_wl20 [current_design]
dc_shell> set_wire_load_model -name tsmc090_wl10 [get_cells u_middle]
dc_shell> compile -auto_ungroup delay
dc_shell> get_cells
{u_middle}
dc_shell> set_app_var compile_auto_ungroup_override_wlm true
dc_shell> compile -auto_ungroup delay
{u_middle/sum_reg   u_middle/U1}

如果选择根据面积自动解组

1、当层次单元设置了dont_touch属性时，使用compile命令进行综合时添加-auto_ungroup area选项无法解组，如下所示。

dc_shell> set_dont_touch [get_cells u_middle]
dc_shell> compile -auto_ungroup area
dc_shell> get_cells
{u_middle}

2、当使用set_ungroup命令设置层次单元的ungroup属性为false时，使用compile命令进行综合时添加-auto_ungroup area选项无法解组，如下所示。

dc_shell> set_ungroup [get_cells u_middle] false
dc_shell> compile -auto_ungroup area
dc_shell> get_cells
{u_middle}

3、当使用set_boundary_optimization命令禁止层次单元的边界优化时，使用compile命令进行综合时添加-auto_ungroup area选项无法解组，如下所示。

dc_shell> set_boundary_optimization [get_cells u_middle] false
dc_shell> compile -auto_ungroup area
dc_shell> get_cells
{u_middle}

4、在非拓扑模式下，当层次单元的线负载模型与其父设计的线负载模型不同时，使用compile命令进行综合时添加-auto_ungroup area选项无法解组（除非设置compile_auto_ungroup_override_wlm变量（默认值为false）为true），如下所示。

dc_shell> set_wire_load_mode enclosed  # 指定下层设计使用自己的线负载模型
dc_shell> set_wire_load_model -name tsmc090_wl20 [current_design]
dc_shell> set_wire_load_model -name tsmc090_wl10 [get_cells u_middle]
dc_shell> compile -auto_ungroup area
dc_shell> get_cells
{u_middle}
dc_shell> set_app_var compile_auto_ungroup_override_wlm true
dc_shell> compile -auto_ungroup delay
{u_middle/sum_reg   u_middle/U1}

5、当层次单元的子单元数量超过compile_auto_ungroup_area_num_cells变量（默认值为30）时无法解组，如下所示。

dc_shell> set_app_var compile_auto_ungroup_area_num_cells 1
dc_shell> compile -auto_ungroup area
dc_shell> get_cells
{u_middle}
dc_shell> set_app_var compile_auto_ungroup_area_num_cells 20
dc_shell> compile -auto_ungroup area
{u_middle/sum_reg   u_middle/U1}

compile_ultra命令

1、当层次单元设置了dont_touch属性时，使用compile_ultra命令进行综合时无法自动解组，如下所示。

dc_shell> set_dont_touch [get_cells u_middle]
dc_shell> compile_ultra
dc_shell> get_cells
{u_middle}

2、当使用set_ungroup命令设置层次单元的ungroup属性为false时，使用compile_ultra命令进行综合时无法自动解组，如下所示。

dc_shell> set_ungroup [get_cells u_middle] false
dc_shell> compile_ultra
dc_shell> get_cells
{u_middle}

3、当使用set_boundary_optimization命令禁止层次单元的边界优化时，使用compile_ultra命令进行综合时无法自动解组，如下所示。

dc_shell> set_boundary_optimization [get_cells u_middle] false
dc_shell> compile_ultra
dc_shell> get_cells
{u_middle}

4、在非拓扑模式下，当层次单元的线负载模型与其父设计的线负载模型不同时，使用compile命令进行综合时添加-auto_ungroup area选项无法自动解组（除非设置compile_auto_ungroup_override_wlm变量（默认值为false）为true），如下所示。

dc_shell> set_wire_load_mode enclosed  # 指定下层设计使用自己的线负载模型
dc_shell> set_wire_load_model -name tsmc090_wl20 [current_design]
dc_shell> set_wire_load_model -name tsmc090_wl10 [get_cells u_middle]
dc_shell> compile_ultra
dc_shell> get_cells
{u_middle}
dc_shell> set_app_var compile_auto_ungroup_override_wlm true
dc_shell> compile -auto_ungroup delay
{u_middle/sum_reg   u_middle/U1}

5、当使用compile命令进行综合时添加-no_autoungroup选项无法自动解组（除非使用set_ungroup命令设置层次单元的ungroup属性为true），如下所示。

dc_shell> compile_ultra -no_autoungroup
dc_shell> get_cells
{u_middle}
dc_shell> set_ungroup [get_cells u_middle] true
dc_shell> compile_ultra -no_autoungroup
{u_middle/sum_reg   u_middle/U1}

6、当使用compile命令进行综合时添加-no_boundary_optimization选项无法自动解组（除非使用set_ungroup命令设置层次单元的ungroup属性为true），如果使用该选项，-no_autoungroup选项会自动设置，如下所示。

dc_shell> compile_ultra -no_boundary_optimization
dc_shell> get_cells
{u_middle}
dc_shell> set_ungroup [get_cells u_middle] true
dc_shell> compile_ultra -no_boundary_optimization
{u_middle/sum_reg   u_middle/U1}