可编程逻辑核版图自动生成方法研究

论文题目: 可编程逻辑核版图自动生成方法研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 微电子学与固体电子学

作者: 温宇杰

导师: 童家榕

关键词: 可编程,版图,自动生成

文献来源: 复旦大学

发表年度: 2005

论文摘要: 将可编程电路做为一个IP核嵌入到SOC系统中对于降低SOC产品的开发风险,增强其市场适应能力以及延长产品生命周期等方面都有益处。带有可编程核的SOC称为SOPC。通常可编程核是以版图的方式嵌入SOPC设计,这就要求所嵌入的可编程核要完全符合SOPC的设计要求。根据SOPC的具体要求自动生成可编程核版图可以大大降低SOPC芯片的开发难度,缩短开发周期。本文的研究课题是一个从结构级描述到版图的可编程核自动生成器。所生成的可编程核包括由4输入LUT组成的逻辑单元阵列以及全连通的连接盒和基于Universal结构的开关盒,并且可以具有非均匀布线结构。所生成的可编程核版图可以具有不同的宽长比。这个自动生成器读入一个结构描述文件,并对结构描述文件进行综合,得到可编程核的网表。之后对网表进行布图。布图结果可以导入到商用EDA软件中进行自动布线,从而最终得到一个完整可用的版图。同时,生成器也提供了将可编程核嵌入SOPC设计的接口。本文的研究课题所涉及的主要内容包括从可编程核结构级描述到网表的逻辑综合方法以及以可编程核重复单元为单位的布图方法。其中逻辑综合方法主要包括根据结构描述中指定的布线通道宽度生成布线资源中的基本单元如连接盒、开关盒等。而在布图方法中,提出了一个基于O-tree的带障碍布图算法用于重复单元内部的布图,使得相邻的重复单元的版图可以紧密地拼接在一起,以达到节省版图面积的目的。利用本文的可编程核自动生成器生成了两个设计实例,分别含有均匀及非均匀布线资源结构。最终得到的可编程核其面积约为一个规模相当的全定制FPGA逻辑单元版图的3倍左右。而完全采用EDA软件自动综合得到的可编程版图面积约为同等规模全定制FPGA版图面积的近7倍。与之相比,本文的自动生成器所生成的可编程核版图更加接近实际应用的要求。此外,本文的设计实例通过可编程核编程电路的设计演示了将自动生成的可编程核嵌入到SOPC设计中的方法。

论文目录:

第一章可编程技术概论

1.1 可编程逻辑与FPGA

1.1.1 FPGA芯片的配置方式

1.2 可编程硬件结构

1.2.1 逻辑单元

1.2.2 布线资源

1.3 设计流程

1.4 可编程片上系统(SOPC)

1.5 内容概要

第二章研究背景

2.1 Totem

2.2 Soft core

2.3 GILE

2.4 总结

第三章均匀与非均匀布线结构比较

3.1 可编程核的布线结构

3.2 布线结构模型

3.2.1 逻辑单元

3.2.2 均匀与非均匀布线结构

3.3 开关盒模型

3.4 连接盒模型

3.5 构造非均匀布线资源

3.6 比较方法

3.7 实验结果

3.7.1 面积比较

3.7.2 延时比较

3.8 总结

第四章带障碍布图算法

4.1 布图算法简介

4.2 O-Tree简介

4.3 O-tree处理带障碍布图问题

4.4 扰动O-tree

4.5 实验结果

4.6 结论

第五章可编程核版图自动生成方法

5.1 设计流程

5.2 逻辑综合

5.2.1 生成逻辑单元

5.2.2 生成CB

5.2.3 生成SB

5.2.4 生成矩形SB

5.2.5 逻辑综合小结

5.3 布图

5.3.1 边界障碍

5.3.2 布图算法

5.3.3 分配编程点

5.4 与EDA工具的接口

5.5 可编程核结构描述方法

第六章可编程核设计实例

6.1 电路结构

6.2 布图及布线

6.3 编程电路的设计

第七章总结与展望

7.1 工作总结

7.2 工作展望

参考文献

致谢

发布时间: 2005-09-19

参考文献

[1].SOC中的连线模型与面向布局布线的设计方法及时延/功耗优化方法研究[D]. 韩晓霞.浙江大学2005
[2].适用于超深亚微米集成电路制造与验证流程的光学邻近修正方法研究[D]. 陈晔.浙江大学2008

可编程逻辑核版图自动生成方法研究

猜你喜欢