一、简介

       library file 是 IC 设计中一种重要的数据文件，用于记录标准单元（及 memory）的 timing /power/noise等 信息。

       library file 遵循 liberty format，对于有 K 库需求的公司而言，K 库质量是芯片 qualify 的重要保证，因此有一些额外的手段对 library file 进行充分的分析和验证十分必要，这样的工作都依赖于一个健壮的 liberty parser。

       现在可以公开检索到的 liberty parse 不多，利用 python 语言编写的更少，（为什么特别提到 python，因为 python 现在是 IC 公司自动化流程及 inhouse-tool 开发的主流语言），因为在实际工作中有这样的需求，因此本文利用 python3 开发了一个 liberty parser，并将之用到了公司一系列工具之中，效果不错，本着开放互助的原则在此分享给大家。

二、代码下载

       工具github 地址为 https://github.com/liyanqing1987/libertyParser。

       可以采用git clone的方式下载源代码。

[liyanqing@cmp1 tools]$ git clone https://github.com/liyanqing1987/libertyParser.git
Cloning into 'libertyParser'...
remote: Enumerating objects: 39, done.
remote: Counting objects: 100% (3/3), done.
remote: Compressing objects: 100% (3/3), done.
remote: Total 39 (delta 0), reused 1 (delta 0), pack-reused 36
Unpacking objects: 100% (39/39), done.

       也可以采用Download ZIP的方式下载源码压缩包。

三、parser使用示例

       libertyParser 下载下来以后包括以下内容。

[liyanqing.1987@n212-206-207 libertyParser]$ ls
examples  libertyParser.py  LICENSE  README

       其中examples 是示例目录，其中包含一个 library 文件范例 example.lib 和一个使用脚本范例 example.py。

       libertyParser.py 包含了核心代码，包括 parser 和一些实用的 function。

       LICENSE文件是许可证授权文件。

       README 文件中则对 liberty parser 的基本原理和代码结构做了详细说明。

       下面看一下example目录中的内容。 

example.py

#!/usr/bin/env python3import osimport reimport sys

os.environ["PYTHONUNBUFFERED"]="1"cwd = os.getcwd()
upperLevelPath = os.path.dirname(cwd)
sys.path.append(upperLevelPath)import libertyParser################# Main Process #################def main():
    libFile = './example.lib'
    print('')
    print('>>> Input file: ' + str(libFile))

    myLibertyParser = libertyParser.libertyParser(libFile)

    unitDic = myLibertyParser.getUnit()
    print('')
    print('>>> Unit:')
    print(unitDic)

    cellList = myLibertyParser.getCellList()
    print('')
    print('>>> Cell list:')
    print(cellList)

    cellAreaDic = myLibertyParser.getCellArea()
    print('')
    print('>>> Cell area:')
    print(cellAreaDic)

    cellLeakagePowerDic = myLibertyParser.getCellLeakagePower()
    print('')
    print('>>> Cell leakage_power')
    print(cellLeakagePowerDic)

    libPinDic = myLibertyParser.getLibPinInfo(cellList=['DFFX1'], pinList=['Q'])
    print('')
    print('>>> Lib pin info (cell="DFFX1", pin="Q"):')
    print(libPinDic)if __name__ == '__main__':
    main()

       通过example.py可以看出libertyParser的使用方式。 

       example.py中，首先将 libertyParser.py 中的类 libertyParser 实例化，实例化的时候同时传入 library file (s)，此时 liberty parser 会逐行解析 library file (s)，报告不规范行和非法行，同时将 library file (s) 的数据记录到 python dict（字典）的数据结构之中。（数据结构请参阅 README）

       myLibertyParser = libertyParser.libertyParser(libFile)

        对于 myLibertyParser，其使用有两种方式。

1. 直接获取数据结构 myLibertyParser.libDic，自己逐层拨开 libDic 取出所需数据。

2. 如果对 libDic 的结构了解不充分，也可以使用 libertyParser 内置的一些函数来获取基本数据，内置函数有以下几种。

* getUnit () ： 返回字典 unitDic，里面包含 library file 中所有关于 unit 的定义。

* getCellList () ： 返回列表 cellList，里面包含 library file 中所有 cell。

* getCellArea () : 返回字典 cellAreaDic，里面包含 library file 中所有 cell 的 area 信息。

* getCellLeakagePower () ：返回字典 cellLeakagePowerDic，里面包含 library file 中所有 cell 的 leakage_power 信息，因为一个 cell 会包含多个 leakage_power，所以每个 leakage_power 的数据结构中会同时包含 when/related_pg_pin/values 这三个数据以示区分。

* getLibPinInfo () : 返回字典 libPinDic，里面包含 library file 中所有 pin 层级的 timing 和 internal_power 信息，最小单位是 timing table 和 internal_power table 中所包含的 index 及 values 数据。

那么我们用范例 lib（非常简单的一个 lib，包含了三个简单 cell）来运行一下范例脚本。

[liyanqing@lavaHost1 examples]$ ./example.py 

>>> Input file: ./example.lib
>>> Unit:OrderedDict([('time_unit', '"1ns"'), ('capacitive_load_unit', '(1,pf)'), ('leakage_power_unit', '"1nW"'), ('current_unit', '"1mA"'), ('voltage_unit', '"1V"'), ('pulling_resistance_unit', '"1kohm"')])>>> Cell list:['DFFX1', 'INVX1', 'NOR2X1']>>> Cell area:OrderedDict([('DFFX1', '0'), ('INVX1', '0'), ('NOR2X1', '0')])
>>> Cell leakage_power
OrderedDict([('DFFX1', [{'value': '5.07033', 'when': '"(CK * D * !(Q) * QN)"'}, {'value': '6.17743', 'when': '"(CK * D * Q * !(QN))"'}, ... ...])])
>>> Lib pin info (cell="DFFX1", pin="Q"):
OrderedDict([('cell', OrderedDict([('DFFX1', OrderedDict([('pin', OrderedDict([('Q', OrderedDict([('timing', [OrderedDict([('related_pin', '"CK"'), ('timing_sense', 'non_unate'), ('timing_type', 'rising_edge'), ('table_type', OrderedDict([('cell_rise', OrderedDict([('template_name', 'delay_template_5x5'), ('index_1', '("0.25, 0.5, 0.75, 1.25, 1.5")'), ('index_2', '("0.015, 0.05, 0.15, 0.3, 0.6")'), ('values', '(             "0.517821, 0.652322, 1.02595, 1.58443, 2.70065",             "0.549747, 0.684235, 1.05788, 1.61636, 2.73261",             ... ... )')]))]))])])]))]))]))]))])

四、总结

       这个 parser 具有简单高效的特点。

       由于采用了基于结构分析（不包含任何关键词），所以它能普遍适用于不同纳米制程的 library file（实测过 28nm - 7nm）。

       尽管 python 属于一种执行低效的语言，但是经过代码调优，实测 parser 700 万行的 library file（有 700MB 这么大），用时仅仅 28s 左右。