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分析划分FPGA布局算法

收藏本文 2024-01-23 点赞:4393 浏览:15665 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:随着集成电路技术的不断进展,现代FPGA呈现出高速度、高密度、低成本的走势。FPGA结构的复杂化和芯片规模不断扩大给物理设计带来了新的挑战。布局不足是FPGA物理设计的关键环节,布局质量的好坏直接影响最终电路的性能。本论文针对二维和三维岛式FPGA布局不足,以结群、二维布局和三维布局的角度进行了相关算法的探讨和探讨。主要工作如下:(1)提出了基于物理信息的结群算法。通过迭代二划分和二次遍历,为逻辑单元提供逻辑物理位置信息。将结群历程根据互连联系,进行二阶段划分,提升了算法的准确性。考虑物理位置信息的结群对策产生更加合理的结群结果,减少了逻辑单元外部平均线网的数量和最终电路的总线长。(2)提出了岛式FPGA线长驱动快速布局算法。通过定义线网的终端结点,更加准确地描述了线网的权重,提升了基于线长划分准确性,将划分历程与最终优化目标有机地结合在一起。利用逻辑单元与物理单元之间的映射联系,通过合理设计弧流量和费用,建立二维布局的最小费用流图,快速得到比较合理的初始布局结果。利用低温模块退火,快速优化初始布局结果,形成最后的布局案例。该算法可以减小初始布局总线长24.5%,减少最终布局运转时间33.6%。(3)提出了力引导线长驱动三维FPGA布局算法。算法转变了传统的三维布局不足的求解流程,将层划分调整到全局布局阶段之后。对二维剖析布局算法进行三维化改造,将力引导算法成功运用到三维空间。为了提升层划分的质量,通过力引导的二维全局布局算法快速形成模块间的相对物理位置联系,利用合法化和空间填充曲线,进行层划分并生成三维初始布局。通过低温模块退火进行布局结果的优化。通过调整模拟退火的交换对策和关键参数,缩小了模拟退火的解空间,提升了算法的效率。该算法可以缩短最终电路的总线长7.38%。本论文为现代FPGA的物理设计,提供了以总线长为优化目标,以结群到布局的优化算法。关键词:FPGA布局论文基于划分论文最小费用流论文剖析法论文

    摘要4-5

    Abstract5-10

    第1章 引言10-25

    1.1 工业背景与选题作用10-12

    1.1.1 集成电路的进展近况与走势10

    1.1.2 集成电路进展对于 EDA 技术的挑战10-11

    1.1.3 VLSI 设计流程11-12

    1.2 FPGA 的设计流程12-22

    1.2.1 FGPA 的进展近况12-15

    1.2.2 FPGA 结构15-18

    1.2.3 FPGA 设计流程18-22

    1.3 论文主要工作与组织22-25

    1.3.1 论文工作主要内容22-23

    1.3.2 结构安排23-25

    第2章 FPGA 布局探讨综述25-36

    2.1 FPGA 的布局不足25-31

    2.1.1 结群25-29

    2.1.2 FPGA 布局29-31

    2.2 布局算法31-35

    2.2.1 迭代式 FPGA 布局算法31-32

    2.2.2 构造式 FPGA 布局算法32-34

    2.2.3 剖析式 FPGA 布局算法34-35

    2.3 本章小结35-36

    第3章 基于物理信息的结群算法36-54

    3.1 背景知识36-41

    3.2 前人的工作41-45

    3.2.1 基于种子的结群算法41-44

    3.2.2 深度优化或者深度松驰的策略44-45

    3.2.3 结合布局的结群策略45

    3.3 物理信息驱动的结群算法45-51

    3.3.1 算法框架45

    3.3.2 逻辑物理信息45-49

    3.3.3 种子选择49-50

    3.3.4 吸收对策50-51

    3.4 算法复杂度浅析51

    3.4.1 划分算法复杂度51

    3.4.2 遍历历程复杂度51

    3.5 实验结果与浅析51-52

    3.5.1 实验环境和测试电路51-52

    3.5.2 与 T-VPack 结群算法比较52

    3.6 本章小结52-54

    第4章 岛式 FPGA 线长驱动快速布局算法54-70

    4.1 二维 FPGA 布局不足54-58

    4.2 算法框架58-61

    4.2.1 划分59

    4.2.2 模拟退火59-61

    4.3 线长驱动快速布局算法61-65

    4.3.1 基于终端的线网权重计算61-64

    4.3.2 最小费用流的初始布局64-65

    4.3.3 低温模拟退火65

    4.4 算法复杂性浅析65-66

    4.4.1 划分复杂度66

    4.4.2 最小费用流66

    4.4.3 模拟退火66

    4.5 实验结果与浅析66-68

    4.5.1 实验环境和测试电路66-67

    4.5.2 与 VPR 布局算法的比较67-68

    4.6 本章小结68-70

    第5章 力引导线长驱动三维 FPGA 布局算法70-92

    5.1 三维 FPGA 布局不足70-71

    5.2 背景介绍71-77

    5.2.1 三维层划分72-77

    5.3 三维 FPGA 布局算法77-90

    5.3.1 力引导的全局布局77-82

    5.3.2 水平位置合法化82-84

    5.3.3 层划分及优化84-89

    5.3.4 实验结果浅析89-90

    5.4 本章小结90-92

    第6章 总结与展望92-96

    6.1 总结92-94

    6.1.1 论文主要工作92-93

    6.1.2 设计流程93-94

    6.2 展望94-96

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