控制流密集型设计的高级综合算法改进

论文摘要

随着集成技术的不断发展和集成度的迅速提高,集成电路芯片的设计过程越来越复杂,传统的逻辑设计方法已经不能满足设计需要,因此需要有更先进的高层次设计的手段来满足设计要求。在这些高层次设计的手段中,高级综合是最为突出的一种方法。高级综合技术的应用可以明显地提高设计速度,缩短设计周期,从而允许设计者进行设计空间的搜索(即对数字系统进行不同方案的设计),寻求最优或满意的设计方案。 高级综合是EDA领域的关键技术,在电路设计中越来越显示出重要性。本文首先介绍了EDA的数字系统高层次设计自动化技术发展,并阐述了现在高级综合系统现存的主要问题,说明了课题研究的意义。并且对现在高级综合发展状况做了详细的论述。 本文主要通过以下几个方面对高级综合框架Spark进行改进来提高它对带有复杂控制流设计的综合效果:1、提出一种将动态CSE和条件推测结合到一起执行的变换,并且在其中应用动态拷贝传播技术。来进一步揭示设计中固有的并行度,提高了资源的利用率,从而提高综合质量。2、改进了启发式调度策略,使得代码移动和编译变换技术能更有效的提高系统的性能。由于Spark中应用到的积极的代码移动和变换技术会引起设计的副作用,所以需要明智的选取移动变换的方法和时机,所以需要一种好的调度策略去控制它。3、提出了一种通过对多路复用器网络进行处理,重构造一个多路复用器树来减少互连所消耗的功耗的互连优化技术来控制设计的功率消耗。由于代码移动和编译变换技术会增加设计的指导逻辑和互连,所以使得综合后的设计面积和功耗有所增加,Spark框架中提供了一种互连优化算法来减少设计面积,但是没有对设计的功耗进行控制,而且以多路复用器网络形式存在的互连所消耗的功率占整个电路系统所消耗的功耗的40%。所以可以通过这种方法来改进设计所消耗的功耗。

论文目录

• 第1章 绪论
• 1.1 EDA的发展阶段
• 1.2 数字系统高层次设计自动化技术
• 1.3 高级综合概述
• 1.3.1 高级综合基本概念和优点
• 1.3.2 高级综合的发展现状
• 1.4 课题的研究意义
• 1.5 本文的主要内容及结构安排
• 第2章 中间表示格式及Spark框架概况
• 2.1 高级综合的中间表示格式
• 2.1.1 控制数据流图
• 2.1.2 操作网
• 2.1.3 层次任务图
• 2.2 Spark框架概况
• 2.3 本章小结
• 第3章 综合前的准备工作
• 3.1 共同子表达式终结
• 3.2 循环不变量代码移动
• 3.3 循环展开
• 3.4 循环指导变量终结
• 3.5 本章小结
• 第4章 调度过程中的基本变换技术
• 4.1 高级综合中使用到的推测技术
• 4.1.1 推测技术
• 4.1.2 反向推测与早期条件执行
• 4.1.3 条件推测
• 4.2 动态共同子表达式终结（Dynamic CSE）
• 4.2.1 条件推测和动态CSE
• 4.2.2 动态拷贝的传播
• 4.3 本章小结
• 第5章 调度算法改进
• 5.1 产生下一个调度步的算法
• 5.2 产生下一个基本块的算法
• 5.3 确定代码移动的应用
• 5.4 实验结果
• 5.5 本章小结
• 第6章 互连算法研究
• 6.1 对面积优化的互连算法
• 6.1.1 操作到功能单元的绑定
• 6.1.2 变量到寄存器的绑定
• 6.1.3 实验结果
• 6.2 对功耗优化的互连算法
• 6.2.1 算法思想描述
• 6.2.2 实验结果
• 6.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢