什么是 Elaboration（展开）

在 Xcelium 中，elaboration 是位于编译之后、仿真之前的设计构建阶段。负责这个阶段的工具是 xmelab，Cadence 将其定义为与 HDL 语言无关的 elaborator。

Cadence ASK 对它的核心描述是：

“constructs a hierarchy … establishes signal connectivity, and computes initial values”

也就是完成三项主要操作：

1. 根据设计中的实例化和配置信息构建设计层次。
2. 建立各实例之间的信号连接。
3. 计算设计中所有对象的初始值。

处理完成的设计层次会保存成 simulation snapshot，之后由 xmsim 加载并执行仿真。Cadence ASK：Elaboration

Xcelium 的完整流程

HDL 源文件
    │
    ▼
xmvlog / xmvhdl
编译各个 HDL design unit
    │
    ▼
xmelab
构建设计层次、连接信号、计算初始值
    │
    ▼
Simulation Snapshot
    │
    ▼
xmsim
加载 snapshot 并运行仿真

Cadence 文档说明：

阶段	主要操作	结果
Compilation	解析并编译 Verilog、SystemVerilog、VHDL 等源文件	每个 HDL design unit 的内部表示
Elaboration	根据实例化和 configuration 构建层次、连接信号并计算初始值	Simulation snapshot
Simulation	加载 snapshot 及其引用的中间对象	日志、SHM/VCD 波形和模型输出

Cadence ASK：Introduction to the Xcelium Simulator

1. 构建设计层次

编译阶段产生的是各个 HDL design unit 的内部表示。Elaboration 根据设计中的：

• instantiation information（实例化信息）
• configuration information（配置信息）

把这些独立的设计单元组织成一个完整的 design hierarchy。

例如，一个顶层设计引用 CPU、memory 和 interface 等设计单元时，elaboration 会确定本次仿真中实际存在的实例及其上下级关系。这里的“展开”主要指从实例化关系出发，形成完整的实例层次。

2. 建立信号连接

在实例层次确定后，xmelab 建立各个实例之间的 signal connectivity，包括端口与信号之间的连接关系。

因此，simulation snapshot 中保存的已经不是彼此独立的模块定义，而是完成连接的整体设计表示。

3. 计算初始值

Cadence 文档明确说明，xmelab 会计算设计中所有对象的 initial values。完成此操作后，snapshot 就具备仿真器启动设计所需的初始状态信息。

这里的 initial value 属于仿真开始前构建设计模型的一部分；仿真时间推进以及后续信号变化由 xmsim 执行。

4. 生成 Simulation Snapshot

Elaboration 完成后，设计层次被保存到 simulation snapshot 中。

Cadence 将 snapshot 定义为：

仿真器运行仿真时所使用的设计表示。

Snapshot 会与编译器和 elaborator 生成的其他中间对象一起存放在 library database 中。之后，xmsim 以 snapshot 作为主要输入，并加载 snapshot 引用的其他中间对象。

因此可以把两者的关系概括为：

Elaboration 是构建设计的操作
Snapshot 是该操作产生的可运行设计表示

5. Elaboration 期间的优化和访问控制

Cadence 文档还说明，默认情况下 elaborator 会把设计中的仿真对象设置为不具备外部 read、write 或 connectivity access，以便进行能够提高仿真性能的优化。

这会影响通过以下方式访问 HDL 对象的能力：

• Tcl 命令
• PLI
• VPI
• VHPI
• 外部调试环境

需要外部访问时，可以在 xrun 或 xmelab 中使用：

-access

也可以使用：

-afile

通过 access file 为特定实例或部分设计设置访问权限。Cadence ASK：Elaboration—The XMELAB Flow

6. Elaboration 也包含代码生成工作

Cadence 文档说明，elaborator 默认会启动一个 code-generation process。对于多核计算机，可以使用：

-mccodegen

启动多个并行的代码生成进程，以减少 elaboration 中代码生成部分的时间。

所以 elaboration 不只是建立一张层次关系表，还会为后续高性能仿真准备相应的可执行内部表示。

7. 什么时候需要重新 Elaboration

Cadence 文档明确说明：当设计层次中的 design unit 发生变化时，需要：

重新编译发生变化的 design unit
              +
重新 elaborate 整个 design hierarchy
              +
生成新的 simulation snapshot

Xcelium 提供两种相关更新方式：

• xmupdate：重新编译过期的 design unit、重新 elaboration 并更新 snapshot，但不立即仿真。
• xmsim -update：执行上述更新，然后启动仿真。

整个设计至少需要完整 elaboration 一次，之后才能使用这些自动更新功能。Cadence ASK：Elaboration—Updating the Snapshot

一句话定义

Elaboration 是 Xcelium 使用 xmelab，根据实例化和配置信息构建完整设计层次、建立信号连接、计算对象初始值，并将结果生成 simulation snapshot 的过程。