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软件学报 2013年第9期24卷 2078-2088页

作者：何琨姬朋立李初民华中科技大学计算机科学与技术学院湖北武汉430074 School of Computer Science and Technology University of Picardie Jules Verne

二维矩形Packing面积最小化问题(rectangle packing area minimization problem,简称RPAMP)是具有NP难度的高复杂度的布局优化问题,也是大规模集成电路设计中floorplanning问题的一个核心问题.通过动态构造矩形框的宽和高,将求解一个RP... 详细信息

二维矩形Packing面积最小化问题(rectangle packing area minimization problem,简称RPAMP)是具有NP难度的高复杂度的布局优化问题,也是大规模集成电路设计中floorplanning问题的一个核心问题.通过动态构造矩形框的宽和高,将求解一个RPAMP转化为求解一组二维矩形Packing判定问题(rectangle packing decision problem,简称RPDP).在求解RPDP的最大适配度算法的基础上,进一步考虑了当前动作对全局紧凑性的影响,评估了当前动作对局部空间的损害程度,设计了求解RPDP的最小损害度算法.然后,结合矩形框宽、高的动态构造方法,设计得到求解RPAMP的最终算法.对15个相关的RPAMP算例(包括著名的MCNC算例和GSRC算例)进行了测试.更新了其中9个算例的最好记录,另有2个与当前的最好记录持平.得到了98.50%的平均填充率,将国内外文献中已见报道的最高平均填充率提高了0.85%.

关键词： NP难度布局优化布图规划面积最小化启发式

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混合极性Reed-Muller逻辑电路功耗和面积优化

混合极性Reed-Muller逻辑电路功耗和面积优化

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作者：李辉宁波大学

学位级别：硕士

Reed-Muller(RM)逻辑电路功耗和面积优化是集成电路逻辑综合的一个重要方面。以往的RM逻辑电路功耗和面积优化主要针对固定极性Reed-Muller(fixed polarity Reed-Muller, FPRM)逻辑展开。实际上混合极性Reed-Muller(mixed polarity Reed-Muller, MPRM)逻辑已包含FPRM逻辑电路。因而与FPRM逻辑电路相比,MPRM逻辑电路的优化性能更佳,其优化空间和求解难度也更大。 n个输入变量的逻辑函数有3种混合极性,对应有3个MPRM表达式。同一逻辑函数不同混合极性的MPRM表达式繁简不一,用这些表达式实现的MPRM逻辑电路的功耗及面积性能也不尽相同。鉴此,本文的主要研究内容可分为以下五个方面: 1)混合极性转换:通过对有序卡诺功能决定图展开规律、列表转换技术、AND/XOR运算技巧以及多输出逻辑函数描述方式的研究,针对最小项表达式与MPRM表达式的转换和不同极性MPRM表达式之间的转换分别提出两种新型的混合极性转换算法;2)MPRM逻辑电路低功耗映射:通过对CMOS电路动态功耗模型、两输入AND/XOR门电路信号概率传输特性以及开关活动性最小化分解方法的研究,针对动态和静态MPRM逻辑电路分别提出快速低功耗映射算法;3)MPRM逻辑电路面积优化:在研究RM可编程逻辑阵列的映射方法和电路结构的基础上,建立面积估计模型,结合混合极性列表转换算法,针对中小规模和大规模MPRM逻辑电路分别提出基于枚举法和模拟退火遗传算法的面积优化算法;4)动态MPRM逻辑电路功耗优化:在分析AND/XOR电路低功耗分解方法的基础上,建立功耗和面积估计模型,结合混合极性列表转换算法和动态逻辑电路低功耗映射算法,针对中小规模和大规模动态MPRM逻辑电路分别提出基于枚举法和遗传算法的功耗优化算法;5)静态MPRM逻辑电路功耗优化:在综合考虑开关活动性和节点负载电容的基础上,建立功耗和面积估计模型,结合混合极性列表转换算法和静态逻辑电路低功耗映射算法,针对中小规模和大规模静态MPRM逻辑电路分别提出基于枚举法和免疫遗传算法的功耗优化算法。文中所提算法均用C语言实现,使用MCNC和ISCAS基准电路测试这些算法的有效性,实验结果表明:与传统两级Boolean逻辑电路和FPRM逻辑电路优化算法相比,MPRM逻辑电路优化算法在对电路功耗和面积的性能优化上具有显著优势。

关键词：混合极性Reed-Muller逻辑电路优化低功耗面积最小化

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