vlsi高层次合中可测性和低功耗设计方法研究.pdf

VLSI高层次综合中可洲性平¨低功耗设计方法研究 摘 要 半导体技术的飞速发展及VLSI集成度和时钟频率的不断提高，使得电路 的可测性和功耗问题逐渐成为VLSI设计首要考虑的因素。当前许多研究表明 高层次设计能够最大程度地实现可测性和功耗的优化，这是因为高层次设计对 具体实现的依赖性很小，对算法和架构的选择自由度高，而算法和架构对最终 硬件实现的可测性和功耗影响显著，能够使最终电路在可测性和功耗方面产生 良好的优化效果。因此，高层次测试综合和高层次低功耗综合设计技术引起了 学术界的广泛关注。本文首先对当前高层次综合及可测性和低功耗设计技术进 行了综述，在此基础上对高层次测试综合和高层次低功耗综合进行深入研究， 通过将高层次综合与可测性设计和低功耗设计相结合，来解决当前集成电路发 展所面临的问题。本文主要工作如下： 1)提出一种基于加权相容图的可测性寄存器分配方法，给出了一个基于 可测性高层次综合准则的相容图边的权值公式，并运用改进的加权团划分算法 对加权相容图进行处理，在寄存器分配过程同时考虑可测性高层次综合的四个 准则，达到了设计电路可测性改善的目标。实验结果表明该方法在可测性方面 的有效性。 2)通过对控制流密集型电路高层次功耗优化问题的分析和研究，提出一 种面向控制流密集型电路的高层次低功耗综合设计方法。该方法首先对控制数 据流图中的控制节点进行调度，在控制节点和其目标传递扇入之间建立控制边， 关闭不必要的操作节点，实现功耗的优化；然后运用基于多电压的功耗优化调 度方法对调度完的控制数据流图进行再调度，最终实现设计电路功耗的最大优 化。该方法不但能够很好地解决控制流密集型电路的功耗优化问题，而且对于 数据流密集型电路也同样适用。实验结果表明该方法具有较好的功耗优化能力 和较低的时间复杂度。 3)通过对当前高层次测试综合和高层次低功耗综合技术的深入研究，将 可测性设计和低功耗设计相结合，提出一种基于遗传算法的高层次可测性和低 功耗综合方法。该方法在时间和面积约束下，通过高层次调度和模块分配，对 可测性和低功耗问题进行研究。利用“加权和’’形式求得综合反映各个子目标 哈尔滨I：样人学博十学付论文 要求的单一适应度函数，将多目标优化问题转化为可利用单目标进化算法求解 的等效问题。文中给出了一种可以同时进行高层次调度和模块分配的遗传算法 染色体编码方式，并设计了基于数据依赖的单点杂交算子和基于控制步约束的 变异算子，避免了进化过程中不可行解的产生。实验结果表明该方法在可测性 改善和功耗优化方面的有效性。 关键词：超大规模集成电路；高层次综合：可测性；低功耗；．调度；分配 VLSI高层次综合中可洲性和I低功耗设计方法研究 皇ii；宣昌暑号昌宣高；；。 ．-- i． -i mm -；；iii；；；；ii；iiii宣ii；；；；宣i；；暑i； Abstract the The and ofcircuithavebecome testabilitypowerdissipation principal inthe of scale tothe problemsdesignverylarge integration(VLSI)duerapid andtheconstant of ofsemiconductor improvement development technique showthat levelandclock of