基于復用的數(shù)字集成電路設計關鍵技術研究.pdf

1、系統(tǒng)級和門級集成電路中的復用技術已經成為片上系統(tǒng)(SoC)設計的重要趨勢，而如何實現(xiàn)數(shù)字集成電路中功能規(guī)則性的自動化提取是規(guī)則性設計和集成電路分析的核心問題。本文針對功能規(guī)則性的自動化提取問題開展了研究，論文工作包括：
　　 1.為滿足SoC設計中對IP多樣性和靈活性的需求，提出一種針對接口電路的可定制可復用架構，并基于該架構實現(xiàn)了CF卡及MMC卡接口控制器的設計。根據(jù)接口控制電路結構通用特點，提出了由接口控制部分、數(shù)據(jù)通路部分

2、及傳輸控制部分三部分組成的接口電路通用架構。通過可配置性和參數(shù)化的設計，使用戶能夠根據(jù)自己需要隨意選擇IP核支持的功能模式、總線位寬、FIFO深度及寬度等配置。FPGA驗證結果表明，所設計的接口控制器能夠實現(xiàn)預定功能。
　　 2.提出一種二同構模型對電路結構進行描述，并基于該模型實現(xiàn)了一種集成電路規(guī)律性快速提取方法。通過對兩兩相連的標準單元進行特征提取比較并產生二同構子電路，對出現(xiàn)頻數(shù)較高的二同構子電路進行擴展產生電路結構模板，

3、進而提取所有與該模板相似的電路結構。在算法運行過程中，通過不斷的刪除已經匹配的頂點，可加快程序運行的速度。實驗表明，利用基于二同構擴展模型的集成電路規(guī)律性提取算法能夠使對電路中規(guī)律性結構進行提取時有的放矢，最大限度地保證了重復出現(xiàn)次數(shù)最多的結構得到優(yōu)先提取。
　　 3.針對數(shù)字集成電路規(guī)律性提取算法復雜度過高的問題，提出一種逐級對根節(jié)點進行分類的小規(guī)模頻繁子電路的預提取算法?SFSE算法。通過對頻繁邊的直接擴展，實現(xiàn)了小規(guī)模頻繁

4、子電路的快速提??；利用門級電路中小規(guī)模頻繁子電路與大規(guī)模頻繁子電路間的結構依賴性，解決了候選子電路生成時根節(jié)點組合爆炸的問題。實驗結果表明，該算法能夠降低根節(jié)點的數(shù)量，使支持度高的候選子電路得到優(yōu)先提取，并顯著地減少了規(guī)律性提取的時間。該工作將數(shù)據(jù)挖掘方法應用到門級集成電路的規(guī)律性提取中，為門級集成電路規(guī)律性的自動化提取開辟了新的研究思路。
　　 4.將數(shù)據(jù)挖掘方法用于數(shù)字集成電路規(guī)律性提取，提出了鏈狀和扇形兩種結構模板的規(guī)律性

5、提取算法。采用壓縮式存儲及刪除緩沖器結構等方法，降低了電路的存儲空間。建立順序相關邊權值模型，將復雜的子電路的同構搜索轉化為邊權值序列的匹配問題。模板擴展過程利用剪枝策略刪除非頻繁子電路，提高了規(guī)律性提取效率。將模板的產生與子電路的同構搜索過程合并，簡化了規(guī)律性提取流程。有效解決了大規(guī)模集成電路中規(guī)則性提取復雜度過高的問題。實驗證明，與傳統(tǒng)的規(guī)律性提取算法相比，基于扇形和鏈狀模板的規(guī)律性提取算法，不僅能夠降低規(guī)律性提取的時間，而且能夠得

6、到更好的規(guī)律性提取結果，同時還能作為一種規(guī)律性預提取算法對傳統(tǒng)的規(guī)律性提取算法進行優(yōu)化。
　　 5.提出一種基于頻繁模式挖掘的門級數(shù)字集成電路自動化分析流程，解決了傳統(tǒng)數(shù)字集成電路手工分析整理效率低下的問題。提出了基于EDIF文件的電路結構自動顯示方法，規(guī)范了標準單元排布方法，提出了一系列基本結構及特殊功能結構的提取和識別方法，同時建立了計數(shù)器和有限狀態(tài)機的結構模型。最后通過對一款32位定制指令集處理器及Strong ARM的D