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8. 組み合わせ論理回路簡単化プログラム ONSET

ONSET (Optimizer for logic Networks Supported by Extension of Transduction method) は，組み合わせ論理回路の強力な簡単化プログラムであり，以下の機能をもっています．

• 積和形式で表現された論理関数からの多段論理回路合成

• 多段論理回路の簡単化

8.1 起動方法

onset [-f file_name] [-t value] [argument ...]

file_name : onset用のコマンド・スクリプトが書かれているファイル名

value : 設定する実行制限時間(単位は秒)

argument : 任意の文字列(単語，または，"空白を含む文")

• -f オプションを省略した場合は，対話モードとなり，stdinからのコマンド入力を受け付けます．

• -f オプションが指定された場合は，指定されたスクリプト・ファイルの内容をONSETのコマンド列として実行します．

• -t オプションを省略した場合，あらかじめ定められている制限時間(設定されている値が起動時に表示される)が経過した時点で，ONSETの実行を強制終了します(制限時間を設定していないワークステーション版では，強制終了することはない)．

• -t オプションを指定した場合は，指定したvalueの制限時間か，あらかじめ定められている制限時間かのいずれかの短いほうの時間(起動時に表示される)が経過した時点で，ONSETの実行を強制終了します．

なお，ここでいう実行制限時間は，ワークステーション版では使用したCPU時間になりますが，MS-DOS上では実際の経過時間(コマンド入力待ち時間も含む)となります．

指定した argement の文字列は，指定順に，$1，$2，$3，... として，ONSETのコマンド・スクリプトで利用することができます．

8.2 使用例

ONSETの動作は，8.4節に示す各コマンドをどう与えるかで決まります．PARTHENONでは，通常，OPT_MAPから呼び出されて動作しますが，その場合のONSET側の処理は，

• BLIF形式の多段論理回路を入力
• 各種の簡単化手法を適用
• NLD形式のネットリストを出力

スクリプト・ファイルを使った実行例

たとえば，a:\par\com\onset.dir\b2n_area.scrというスクリプト・ファイルの内容が，

	verbose $2
	in_blif $1.bli
	area.scr
	out_nld $1.nld

A>onset -f a:\par\com\onset.dir\b2n_area.scr ALU4 on

	verbose on  ........ 情報表示モードに設定
	in_blif ALU4.bli ... BLIF形式の多段論理回路 ALU4.bli を入力
	area.scr ........... 回路簡単化を実施するスクリプト・ファイルの呼び出し
	out_nld ALU4.nld ... NLD形式のネットリスト ALU4.nld を出力

なお，-f オプションで指定するスクリプト・ファイル名は，カレント・ディレクトリから参照できる正しいパス名(フルパス名も含む)で指定しなければなりません．一方，対話モードからのスクリプト・ファイルの呼び出し，またはスクリプト内からのスクリプト・ファイルの呼び出しの際には，前記の通常のパス名，および %PARTHENON%\com\onset.dir からのパス名として，ファイルを探し出して実行します(ただし前者が優先)．したがって，上の例でカレント・ディレクトリに area.scr が存在しないときは，a:\par\com\onset.dir\area.scr が実行されます．

対話モードでの実行例

次に，対話モードでのコマンド実行例を示します．カレント・ディレクトリに，すでに ALU4.bli という BLIF形式のファイルが OPT_MAPのblifコマンドなどによって作成されていると仮定します．

A>onset
ONSET> in_blif ALU4.bli ....(1) BLIF形式の多段論理回路 ALU4.bli を入力
ONSET> print_cost ..........(2) 回路の各種コスト情報を表示
ONSET> prefact .............(3) 因数分解と局所的な簡単化
ONSET> sgs .................(4) ゲート置換による簡単化
ONSET> condis ..............(5) 接続の追加・削除による簡単化
ONSET> sgs .................(6) ゲート置換による簡単化
ONSET> gm ..................(7) ゲート併合による簡単化
ONSET> condisa .............(8) 接続の追加・削除による簡単化
ONSET> cpb 4 ...............(9) クリティカル・パスを再合成
ONSET> map ................(10) 複合ゲートを含む回路へのマッピング
ONSET> sgsm ...............(11) 複合ゲートを含む回路での簡単化
ONSET> constant ...........(12) 定数出力端子を処理
ONSET> print_cost .........(13) 回路の各種コスト情報を表示
ONSET> out_nld  ALU4.nld ..(14) NLD形式のネットリスト ALU4.nld を出力
ONSET> !dir ...............(15) DOSコマンドの dir を実行
ONSET> bye ................(16) ONSETの終了
A>

これによって，一連の簡単化処理を経た多段論理回路が NLD形式のネットリストで得られることになります．

ところで，ONSETが用意している各コマンドと，処理の流れの関係は，図8.1に示すとおりです．上記の実行例は，図の太線に沿った流れになっていますが，(3)〜(9)などに相当する各種簡単化コマンドの実行順序や繰り返し適用の回数などは任意です．簡単化の能力をうまく引き出すためには，取り扱う論理回路の性質に応じて，これらの簡単化操作コマンドを実行する順序や回数をうまく選択することが鍵となります．

<図8.1> ONSETの処理の流れ

(注)

PLA : PLAミニマイザESPRESSOの積和形論理表現形式

BLIF : UCバークレーの多段論理回路表現形式

NLIF : イリノイ大学の論理合成プログラムSYLONのネットリスト形式を拡張した表現形式

8.3 その他

論理回路簡単化の各操作の詳細についてはここでは触れません．トランスダクション法について書かれている文献などを参考にしてください．

論理回路簡単化操作コマンドや，論理関数，ネットリスト入力コマンドについては，対象とする論理回路の性質によって，小規模であっても極端に実行時間を要する場合があります．

%PARTHENON%\com\onset.dir に用意している area.scr，delay.scr は，多数の回路例で実行した経験からそれぞれ，面積優先，遅延時間優先の簡単化が行われると期待されるスクリプトの例です．取り扱う回路によっては，これらのスクリプトに含まれる簡単化操作コマンドを実行する順序や回数を変えるなどの試行を行えば，より良い結果が得られるかもしれません．

mapコマンド実行後，さらに各種の簡単化操作コマンドを実行するときには，unmapコマンドによって単純ゲートだけからなる回路に戻すことができます．回路によっては，この繰り返しによってより簡単化が進むことがあります．

resynthesisコマンドは，対象としている回路構造をすべて放棄し，出力端子が満たすべき論理関数から新たな回路を再合成するコマンドです．回路によっては，これによって大幅な簡単化が起こることがあります．一方，回路(論理関数)の性質によっては，極端に実行時間を要することもあります．

ループを含む組み合わせ論理回路を入力したときには，ONSETの動作は保証できません．

8.4 ONSETのコマンド一覧

ONSETのコマンド一覧を表8.1に示します．各コマンドごとのより詳しい説明は，helpコマンドによるオンライン・ヘルプ機能によって，表示させることができます(MS-DOSの more.com がONSETから呼び出される)．

<表8.1> ONSETのコマンド一覧