基于量子演化算法的FPGA快速布局算法.pdf

1、隨著集成電路技術(shù)的快速發(fā)展和應(yīng)用需求不斷變化，可重構(gòu)計(jì)算已成為微電子學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)等學(xué)科中熱門的研究課題。作為一種新型的計(jì)算模式，可重構(gòu)計(jì)算在性能和靈活性上取得了很好的平衡?，F(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)是一種目前被廣泛使用的細(xì)粒度可重構(gòu)計(jì)算結(jié)構(gòu)。隨著集成電路工藝的不斷發(fā)展，F(xiàn)PGA的芯片規(guī)模越來越大。這一發(fā)展趨勢(shì)給FPGA的電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化帶來了挑戰(zhàn)。布局是FPGA電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化軟件流程中的重要步驟，直接決定了電路中邏輯資源塊映射到FPG

2、A上的位置，因而布局質(zhì)量的好壞影響了用戶電路在FPGA上實(shí)現(xiàn)后的性能。同時(shí)，布局也是FPGA軟件流程中最耗時(shí)的步驟之一，提高布局的速度對(duì)提升FPGA物理設(shè)計(jì)效率有著重要的積極作用。
　　本文首先對(duì)FPGA布局領(lǐng)域的國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究進(jìn)行了歸納和分析，總結(jié)比較了各種類型算法的特點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上，提出了一種基于量子演化算法的快速布局算法。本文提出的算法面向島式FPGA結(jié)構(gòu)，支持對(duì)時(shí)序性能和線長(zhǎng)的多目標(biāo)優(yōu)化。本文提出的算法包含以下創(chuàng)新性工作:

3、首先是根據(jù)電路連接信息對(duì)邏輯塊分組，在布局中以組為單位進(jìn)行操作，提高了算法的全局搜索速度。然后為分組建立量子概率模型，利用了量子的狀態(tài)疊加特性，提高了算法的爬坡能力。接下來對(duì)量子演化算法采取一系列改進(jìn)技術(shù)，使其更好地應(yīng)用在FPGA布局問題中。最后調(diào)優(yōu)算法參數(shù)，結(jié)合低溫模擬退火算法進(jìn)行局部布局優(yōu)化。
　　本文提出的算法在學(xué)術(shù)界標(biāo)準(zhǔn)布局布線軟件VPR中實(shí)現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，算法本文提出的算法能產(chǎn)生與VPR中的模擬退火算法相當(dāng)?shù)母哔|(zhì)量布局