FPGA布局算法的研究與分析.pdf

1、現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)是八十年代中期出現(xiàn)的新型可編程邏輯器件。FPGA具有體系結(jié)構(gòu)完整和邏輯單元靈活、集成度高以及適用范圍廣等特點(diǎn)。它兼容了PLD和通用門(mén)陣列的優(yōu)點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)較大規(guī)模的電路，編程也很靈活。與門(mén)陣列等其它ASIC相比，它又具有設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)周期短、設(shè)計(jì)制造成本低、開(kāi)發(fā)工具先進(jìn)、標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品無(wú)需測(cè)試、質(zhì)量穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用于產(chǎn)品生產(chǎn)之中。幾乎所有應(yīng)用門(mén)陣列、PLD和中小規(guī)模通用數(shù)字集成電路的場(chǎng)合均可應(yīng)用FPGA。通過(guò)編程，

2、可以把一個(gè)通用的可編程邏輯器件配置成為用戶需要的硬件數(shù)字電路，從而大大加快電路產(chǎn)品的研發(fā)周期，降低研發(fā)成本，縮短電子產(chǎn)品的上市時(shí)間。其可重配置的靈活能力提供了將同一芯片用到不同領(lǐng)域中去的機(jī)會(huì)，尤其適用于不斷變化的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。高效的CAD系統(tǒng)是使用FPGA的基礎(chǔ)。FPGA可編程結(jié)構(gòu)的靈活性，對(duì)相應(yīng)的CAD系統(tǒng)提出了巨大的挑戰(zhàn)。布局作為FPGA CAD設(shè)計(jì)流程中一個(gè)重要環(huán)節(jié)，對(duì)最終的布通率和時(shí)序都有著重要的影響。FPGA布局軟件的實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)F

3、PGA CAD流程的運(yùn)行效率和算法的可擴(kuò)展性有著不可忽視的影響。在FPGA芯片設(shè)計(jì)研究上，現(xiàn)有的布局算法日漸成熟，但仍然存在很多問(wèn)題。布局布線是FPGA芯片設(shè)計(jì)中最耗時(shí)的階段，能夠設(shè)計(jì)出更加快速、更小面積、時(shí)延少、低功耗的算法是學(xué)術(shù)界研究的熱點(diǎn)和趨勢(shì)。
　　 本文對(duì)適用于FPGA的布局算法進(jìn)行研究，分析了這些算法的基本思想和各自的優(yōu)缺點(diǎn)。這些算法大多是基于基本布局算法的改進(jìn)算法。包括以路徑時(shí)延為優(yōu)化目標(biāo)的布局算法：時(shí)延驅(qū)動(dòng)的模擬

4、退火布局算法T-Vplace[19]和基于劃分的時(shí)延驅(qū)動(dòng)布局算法[18]；以運(yùn)行時(shí)間為優(yōu)化目標(biāo)的布局算法：Ultra快速布局算法[19]、模擬退火布局算法的并行實(shí)現(xiàn)[23]和硬件輔助快速FPGA布局算法[24]；最后介紹了一種減少泄漏能量的布局算法[28]和GASA混合布局法[11]。另外分析了用于量化FPGA布局時(shí)間和布局結(jié)果質(zhì)量間關(guān)系的方法[21]，這種方法通過(guò)給布局算法增加用于時(shí)間和質(zhì)量間平衡的協(xié)調(diào)參數(shù)的方法，對(duì)多個(gè)布局、布線算法