基于FPGA的逻辑综合方法的研究与设计

论文摘要

逻辑综合是FPGA支持软件中关键的一个优化步骤,其优化结果直接影响了后续的布局布线等操作的性能。针对此问题,本文从工艺无关和工艺相关两个方面对逻辑综合方法进行了研究与设计。在工艺无关的逻辑综合中,提出了一种基于最大允许函数集的无关项优化方法,并与网络重构和两级逻辑优化进行实验对比。在工艺相关的逻辑综合中,提出了一种基于可划分集合,对查找表网络进行重连线的优化算法。算法中提出了相似度的概念和构造二部图的方法,以及面向不同优化目标的启发式方法,并与其他的重连线算法进行对比。结果表明,基于最大允许函数集的优化方法可以得到更好的优化效果,与网络重构操作结合使用可得到局部最优解;重连线算法在与其他算法时间复杂度相同的情况下具有更高的重连线能力和查找表优化能力。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 课题来源
• 1.3 研究背景和意义
• 1.4 本文章节安排
• 第二章 FPGA及综合的介绍
• 2.1 FPGA的介绍
• 2.1.1 FPGA的分类
• 2.1.2 FPGA的基本结构
• 2.1.3 查找表
• 2.1.4 FPGA的特点和功能
• 2.2 系统综合的概念介绍
• 2.3 大规模电路的设计
• 2.4 FPGA支持软件设计流程
• 第三章 逻辑综合的基本概念
• 3.1 什么是逻辑综合
• 3.2 基本定义
• 3.2.1 逻辑函数及基本定义
• 3.2.2 逻辑函数的代数表示
• 3.3 布尔网络及节点的定义
• 3.3.1 布尔网络
• 3.3.2 节点的表示
• 3.4 基于图的布尔代数运算
• 3.4.1 二叉决策图
• 3.4.2 有序二叉决策图
• 3.4.3 ROBDD的运算
• 3.4.4 建立电路中节点逻辑函数的ROBDD表示
• 3.4.5 ROBDD小结
• 第四章 工艺无关的逻辑综合方法的研究与实现
• 4.1 网络重构介绍
• 4.1.1 代数实现方法
• 4.1.2 kernel的概念及计算方法
• 4.1.3 布尔实现方法
• 4.2 网络重构的基本方法设计
• 4.2.1 分解（decomposition）
• 4.2.2 提取（extraction）
• 4.2.3 因式分解（factoring）
• 4.2.4 置换（substitution）
• 4.2.5 消去（collapsing）
• 4.3 节点最小化方法的设计与实现
• 4.3.1 可满足性无关项的计算方法
• 4.3.2 可观察性无关项的计算方法
• 4.3.3 基于最大允许函数集的无关项优化方法的实现
• 4.4 实验结果
• 4.5 本章小结
• 第五章 工艺相关的逻辑综合算法的设计
• 5.1 工艺映射的介绍
• 5.1.1 工艺映射
• 5.1.2 映射过程
• 5.2 基于查找表的优化方法
• 5.2.1 可划分集合SPFD的概念
• 5.2.2 SPFD的计算方法
• 5.2.3 基于SPFD的重连线算法
• 5.3 基于SPFD的改进全局优化算法
• 5.3.1 LUT内部逻辑的修改方法
• 5.3.2 备选线的插入方法
• 5.3.3 改进的算法描述
• 5.3.4 与现有算法的比较
• 5.3.5 启发式方法在改进算法中的应用
• 5.4 本章小结
• 第六章 结束语
• 6.1 工作总结
• 6.2 前景与展望
• 致谢
• 参考文献
• 在读期间的研究成果