大規(guī)模集成電路設(shè)計中的低功耗高層次綜合算法研究.pdf

1、大規(guī)模集成電路(Very Large Scale Integrated circuit, VLSI)是計算機(jī)科學(xué)和電子科學(xué)的基礎(chǔ)和載體。當(dāng)前,大規(guī)模集成電路的半導(dǎo)體制程已經(jīng)進(jìn)入32nm工藝,芯片內(nèi)部集成的運(yùn)算單元數(shù)目在不斷增長。隨著大規(guī)模集成電路的工藝進(jìn)步及功能、結(jié)構(gòu)的日趨復(fù)雜,對于集成電路計算機(jī)輔助設(shè)計(Computer Aided Design)的要求也越來越高。而電路CAD技術(shù)的核心在于各種自動綜合和規(guī)劃布線算法。高層次綜合是進(jìn)行

2、電路功能模塊設(shè)計和行為描述的重要步驟,是進(jìn)行芯片進(jìn)行物理設(shè)計的第一步。
　　高層次綜合的主要目的在于為電路中的各種操作分配硬件功能單元,實現(xiàn)各種操作的時間調(diào)度、功能單元共享和綁定。高層次綜合接受系統(tǒng)行為描述,通過一定的算法,將其轉(zhuǎn)換成由功能單元、存儲單元、選擇器件等組成電路結(jié)構(gòu)。再經(jīng)過寄存器轉(zhuǎn)移級別轉(zhuǎn)換、區(qū)域劃分、布圖、布線等步驟得到整個電路的完整物理版圖。當(dāng)前工業(yè)界高層次綜合算法大都是基于元件庫里相對于每一種操作只有一種功能單元

3、來實現(xiàn)的情況,并在此基礎(chǔ)上為所有需要執(zhí)行的操作分配功能單元,實現(xiàn)調(diào)度和互連?？紤]到每種功能單元在晶體管電路級別上可以有多種不同的實現(xiàn)方式,而每種實現(xiàn)方式對應(yīng)不同的電路面積、延時和能耗。本文提出了利用不同功能單元相組合來完成所需操作,達(dá)到優(yōu)化所需資源數(shù)目、降低能耗的目的。由于能耗已成為制約大規(guī)模集成電路向前發(fā)展的瓶頸,基于多功能單元組合的高層次綜合方法將為工業(yè)界提供一種新的降低能耗的方法。解決高層次綜合問題,即使元件庫中只有一種功能單元,

4、其求解復(fù)雜度依然是NP-Complete,也就是說無法在有限時間內(nèi)找到最優(yōu)解。
　　本文在退火算法的基礎(chǔ)上進(jìn)行超前預(yù)估,提出了一種能夠處理一種操作對應(yīng)多種功能單元的優(yōu)化算法。本文首先利用退火算法實現(xiàn)只有一種功能單元情況下的高層次綜合,在此基礎(chǔ)上改進(jìn)擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)移函數(shù),使其能夠處理不同功能單元。然后通過對另外一種傳統(tǒng)算法的分析和實現(xiàn),來比較和評估改進(jìn)后的退火算法的質(zhì)量。對基準(zhǔn)電路的仿真結(jié)果表明,所提新算法求解的質(zhì)量與傳統(tǒng)的力導(dǎo)向算法相