面向高层次综合的低功耗分配方法研究

摘要

随着制造工艺的进一步发展，专用集成电路在执行数据密集型应用中的能力也得到了进一步的加强。在高层次综合阶段，各种功能单元和寄存器的分配结果，对电路性能起着关键作用的因素，如电路的功耗，热，面积，时序等对都产生着重要的影响，在数据密集型应用中表现得尤为突出。功耗管理技术可以应用在电路设计的不同层次中，但是高层次阶段固有的更大的优化空间，使得学术界和工业界都对其产生着特别的关注。广大研究学者在近期都提出了多种寄存器优化方法，本文提出了一种新的同步的功能单元和寄存器分配方法，这种方法将启发式列表调度方法和左边算法有机的结合在一起，能有效的优化寄存器的数量和电路的功耗。研究结果表明，优化的功能单元分配方法能使得寄存器的数量平均减少1.83个，并且和传统的分配方法相比，功率消耗平均降低了5.81％。根据实际需求的需要，在以一定量功耗的代价下，我们的设计方法也能在一定范围内对面积进行优化，当然也能达到功耗面积平衡的效果。
　　 本论文的主要贡献点如下：
　　 1.采用一种复合函数用来评价最后的面积和功耗的平衡值，通过该评价函数能够找到特定面积功耗系数下的最优解。同时，可以根据实际设计需要，调整不同的面积功耗系数，能够得到不同的最优功耗面积组合。
　　 2.运用到了同步的寄存器单元和功能单元分配算法，这种方法可以使得分配给每种操作的功能单元比较合理，并且分配的寄存器数量相对较小。同时可以达到在降低功耗的同时，使得相应的面积最小。
　　 3.将经典的列表调度算法和左边算法高效的结合在一起，列表的调度的算法的结果用来指导左边算法进行寄存器优化。
　　 在高层次综合阶段的功能单元分配和功耗优化结果，不仅在高层次综合阶段起到良好的作用与性能需求，同时也能指导集成电路后端布局布线的优化方法和优化目标，因此开展高层次综合分配方法的研究是意义重大的。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章引言

1.1集成电路设计自动化

1.1.1大规模集成电路(VLSI)发展趋势

1.1.2电子设计自动化(EDA)技术面临的巨大挑战

1.2研究背景以及问题的提出

1.2.1研究背景

1.2.2问题的提出

1.3相关工作及国外研究的现状

1.4本文的主要贡献和论文组织

第二章高层次综合(HLS)综述

2.1高层次综合研究的基本类容

2.2高层次综合常用算法

2.2.1经典的调度算法

2.2.2各种调度算法的比较

2.2.3经典的分配算法

第三章高层次综合功耗分析

3.1功耗的组成部分

3.1.1动态功耗计算

3.1.2静态功耗的计算

3.1.3互连功耗计算

3.2高层次综合阶段已有的功耗优化算法

3.2.1动态功耗优化方法

3.2.2静态功耗优化方法

3.2.3互连功耗优化方法

3.3功耗和热的相互关系

3.3.1功耗-热循环(power-thermal cycling)

3.3.2功耗热关系图

第四章一种新的启发式策略在高层次综合阶段达到功耗和面积的平衡

4.1背景介绍

4.2启发性的例子

4.3基于功耗的高层次综合

4.3.1动态功能单元分配

4.3.2启发式功能单元调度和绑定以及网络流重绑定

4.3.3功耗-面积的折衷处理

4.4实验结果

4.4.1实验流程

4.4.2实验结果

第五章基于功耗管理的同步功能单元和寄存器高层次综合分配方法在数据密集型操作中的应用

5.1本章引述

5.2启发式的例子

5.3基于功耗管理的寄存器分功能单元

5.3.1动态的功能单元分配和寄存器优化

5.3.2将左边算法和启发式列表调度算法有机的结合来功耗进行优化

5.4实验结果

第六章总结与展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间公开发表的学术论文