3.0版統(tǒng)一功率格式（Unified Power Format，UPF）──官方名稱為IEEE Standard 1801-2015──已經(jīng)在2015年12月獲得IEEE批準(zhǔn)，并將準(zhǔn)備好在今年稍早發(fā)布；如同前一代標(biāo)準(zhǔn)，UPF 3.0將透過(guò)EDA與半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)組織Accellera 的捐贈(zèng)免費(fèi)提供。

　　第一代UPF自2007年問(wèn)世以來(lái)已經(jīng)將近9年，從那時(shí)候開(kāi)始，該標(biāo)準(zhǔn)歷經(jīng)三代；遺憾的是，EDA業(yè)者對(duì)于UPF的支援進(jìn)度稍嫌落后，這會(huì)影響到UPF被如何納入設(shè)計(jì)中，使得工程師們無(wú)法利用最新的功能。

　　最新的3.0標(biāo)準(zhǔn)提供了一些額外的強(qiáng)化，以解決在復(fù)雜系統(tǒng)單晶片（SoC）對(duì)功耗設(shè)計(jì)意圖（power intent）的描述；其功能包括經(jīng)強(qiáng)化的電源狀態(tài)與轉(zhuǎn)換支援、系統(tǒng)級(jí)功率支援、新的資訊模型與編程介面，還有由下至上的流程支援。新版本并納入了11個(gè)新的UPF指令。

　　在進(jìn)一步介紹UPF 3.0之前，我們先來(lái)回顧這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展歷程：

　　UPF 1.0

　　Accellera在2007年通過(guò)了1.0版的UPF草案，之后該組織將此標(biāo)準(zhǔn)在該年度捐贈(zèng)給IEEE；UPF是Tcl語(yǔ)言的擴(kuò)展，1.0版本包含32個(gè)指令，提供IC設(shè)計(jì)工程師一種獨(dú)立的硬體設(shè)計(jì)語(yǔ)言（hardware design language，HDL），用以注解電源設(shè)計(jì)意圖。

　　更具體地說(shuō)，低功耗需求以及約束能在超大型積體電路（VLSI）設(shè)計(jì)流程中的非常早期階段表明，例如在RTL （register transfer level）階段；讓電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)能將電源/功率列為關(guān)鍵考量因素。UPF被用來(lái)在一個(gè)設(shè)計(jì)中劃分電源域，每個(gè)電源域分別由供電網(wǎng)路的供應(yīng)埠、電源開(kāi)關(guān)以及供應(yīng)網(wǎng)來(lái)啟動(dòng)，不同電源域能采取不同策略，以在電源域開(kāi)關(guān)切換時(shí)控制邏輯值。

　　隔離（Isolation）策略是用以確保斷電設(shè)計(jì)元素未定義的輸出，不會(huì)從那些沒(méi)有斷電的設(shè)計(jì)元素中消耗電源；還可以確保特定的邏輯值是由電源域的輸出所驅(qū)動(dòng)。保留（Retention）策略則是指定電源域中有哪些對(duì)象需要在斷電時(shí)被保留；電平轉(zhuǎn)換（Level shifter）策略將輸入電壓擺幅的訊號(hào)值，轉(zhuǎn)譯為不同的輸出電壓擺幅。

　　UPF 2.0

　　UPF 2.0即是IEEE Standard 1801-2009，在2009年公布，加入了57個(gè)新指令；這個(gè)新版本還包含了對(duì)先前已存在之指令的大致改善。此外也加入了逐步改善的供應(yīng)集（Supply sets）概念，用以查詢HDL設(shè)計(jì)資料的find_objects指令，以及大量的查詢指令。

　　加總?cè)匀挥行У腢PF 1.0指令，UPF 2.0包含88個(gè)指令：49個(gè)功耗設(shè)計(jì)意圖（Power Intent），以及39個(gè)查詢（Query）指令。

　　UPF 2.0與2.2

　　在2013年，UPF 2.1 （即IEEE Standard 1801-2013）發(fā)布了11條新UPF指令，新版本包括對(duì)現(xiàn)存指令的進(jìn)一步改善，并導(dǎo)入了功率模型以及中繼（repeater）策略，還有一些電源管理單元定義指令。與原UPF 2.0指令合計(jì)，UPF 2.1包含86個(gè)指令：46個(gè)功耗設(shè)計(jì)意圖、6個(gè)電源管理，以及34個(gè)查詢指令。

　　接著不久之后，IEEE Standard 1801a-2014、也就是UPF 2.2在2014年問(wèn)世；這個(gè)版本并沒(méi)有加入新指令，也沒(méi)有任何指令移除或是取消。此版本修正了一些UPF 2.1中的技術(shù)與編輯性錯(cuò)誤，消除了與電源狀態(tài)、電源供應(yīng)、優(yōu)先順序規(guī)則與電源管理單元位置的語(yǔ)意描述上的模棱兩可與不一致。

　　UPF 3.0有什么新內(nèi)容？

　　最新的UPF 3.0──IEEE Standard 1801-2015則是在2015年底完成；這個(gè)新版本加入了11個(gè)新指令，與原有的UPF 2.2指令加總，共有62個(gè)指令，包括51個(gè)功耗設(shè)計(jì)意圖、6個(gè)電源管理以及5個(gè)查詢指令。

　　此外還包括對(duì)電源狀態(tài)與轉(zhuǎn)換建模的強(qiáng)化概念，以及對(duì)逐步改善支援的進(jìn)展，還有從下至上的布署方案；這個(gè)版本的標(biāo)準(zhǔn)還導(dǎo)入了詳細(xì)的資訊模型，能做為強(qiáng)化整套UPF功能與查詢功能的基礎(chǔ)。還有該標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)在提供對(duì)零組件功率建模的支援，以在虛擬原型制作應(yīng)用中進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)功率分析。

　　產(chǎn)業(yè)界對(duì)UPF的支援

　　已經(jīng)有一些EDA工具能支援最新版本UPF版本，例如Verific Design Automation的方案；除了在語(yǔ)法上解析并分析整個(gè)UPF語(yǔ)言，一個(gè)最新的UPF解析器（parser）應(yīng)該要能保留與所有UPF物件來(lái)源與更新源相關(guān)的行/檔案資訊。

　　典型的UPF設(shè)計(jì)流程

　　此外需要一個(gè)靈活的訊息處理程序（message handler），來(lái)為錯(cuò)誤/警告/資訊等訊息排先后順序或忽略訊息；一旦有UPF規(guī)格已經(jīng)被全面分析與解決，設(shè)計(jì)工程師應(yīng)該要能全面瀏覽完整的功耗設(shè)計(jì)意圖資料結(jié)構(gòu)，并將之與任何隨附的RTL或網(wǎng)表（netlist）內(nèi)容相關(guān)連。