基于区域重组异构FPGA工艺映射算法.doc

基于区域重组异构FPGA工艺映射算法 　　摘 要 当今是一个数字化、信息化社会，数字集成电路被广泛应用。数字集成电路在社会飞速发展的今天本身就在不断的更新换代，不仅使得自身性能变得更加优越，也为社会经济的发展奠定了扎实的基础。FPGA作为集成电路领域的关键技术，其研究越来越深入，逐渐实现了一个系统化管理流程。本文从FPGA概念入手进行分析，结合现代化技术手段对其在区域重组条件下的映射算法进行研究，并着重探讨了其工作优势。 　　关键词 功能单元；区域重组；FPGA；标记 　　中图分类号：TN791 文献标识码：A 文章编号：1671—7597（2013）042-150-01 　　随着社会生产技术的不断发展和微电子技术的进步，设计与制造集成电路的任务已经不完全由半导体厂商来独立承担。系统设计师们在工作中更希望尽可能的扬长避短，最好在实验室里就能设计出合格的FPGA元件，使其性能得到可靠的保障。在这种社会发展背景下，我们在工作中该如何进行科学的计算已成为工作人员面临的首要难题，也是未来一段时期内，有关人士研究的焦点课题。 　　1 FPGA概述 　　一个典型的FPGA是一个由基本的逻辑元件构成的，是查找表、非门、多路选择器等设施共同构成的一个集成电路。在工作中，为了提高FPGA的工作性能，FPGA生产企业在逻辑单元的基础上通过不断引进新技术、新理念来对原有的功能进行优化，从而实现结构的一体化、集成化和综合化应用，为实现FPGA映射的支持与配合奠定了扎实基础。 　　1.1 概念 　　FPGA也被广泛的称之为现场可编程门阵列，是一个在PAL、GAL、CPLD等可编程器的基础上进行深入研究和优化得出的结果，它是目前专用集成电路中的一种半定制电路结构，一方面解决了传统集成电路中定制电路不足，又极大地克服了原来可编程器件门电路数受到限制的缺陷。 　　1.2 背景 　　以硬件描述语言来完成电路设计，通过在工作中简化设计流程、优化结构布局来加速设计效率已成为工作人员研究的重点，是快速的实现FPGA设计的主要手段，也是现阶段IC设计验证技术的核心方法。在现阶段的设计工作中，设计工作人员可以通过可编程的连接将FPGA内部的逻辑块系统、科学的连接起来，从而形成一个完整的芯片。就FPGA而言，其通常都是以设计工作人员意志为基础进行转变的，因此在对FPGA设计中也需要设置合理的逻辑功能。 　　1.3 特点 　　FPGA在应用中用户不需要在一次生产中就能得到合理的芯片，是一种用作全定制或者半定制ASIC电路的试验片，是内部含有丰富触发器的设备，具备着设计周期短、开发成本低、风险小特点。 　　2 基于区域重组的异构FPGA工艺映射算法分析 　　传统的异构FPGA工艺映射算法在应用中一般都不打破实现专用功能和查表功能之间的层次接线，这就造成了在应用中映射优化空间范围受到一定的限制。为此，在目前的工作中提出以区域重组为手段打破单元之间的层次界定对于FPGA工艺映射算法而言有着重要的意义，是提高运算效率、降低结果面积和延迟开销的主要途径。 　　2.1 异构FPGA结构的构成 　　在现代化商业领域，FPGA基本上都包含着查找表和专用功能单元的异质结构，根据功能的不同模块的添加位置也不一致，一般可以分为软逻辑异构和片异构两种。其中片异构主要指的是将硬专用功能模块添置在FPGA特定片状位置上形成的，而软逻辑异构则是将FPGA结构中的LUT、加法器以及控制端设置在同一个阵列位置上，从而实现功能的相互促进要求。 　　2.2 FPGA时延问题 　　在以往的FPGA工艺映射中，仅仅依靠查找表的延迟和面积来进行映射结果评估必然会造成结果的误差，这主要是由于没有考虑专用模块的面积以及延缓对映射结果的影响。为了能够正确的评估异构FPGA的延迟以及面积性能，以区域重组为平台进行异构FPGA工艺映射算法分析便显得即为重要。 　　2.3 基于区域重组的映射算法 　　所谓的异构FPGA的工艺映射主要是以实现抽象网表转化为能够被FPGA查找表单元以及专用单元识别和描述的一种网表结构。在这个过程中，其中专用功能单元一般都是一个带控制器信号端、专用单元。基于区域重组的映射算法主要可以分以下步骤。 　　2.3.1 区域重组优化映射 　　在异构FPGA工艺映射算法如果只是利用传统的专用功能单元来进行识别和分析，那么其识别出的子图也必然存在着一定的片面性，如果在这种问题产生的时候我们还利用LUT来映射剩余网表中的逻辑，那么必然会使得应算法仅仅能正确的评估异构，而对于FPGA的时延和面积信息的处理方面存在严重的问题。为此，在目前的工作中采用区域重组优化映射来对异构FPGA工艺的映射算法进行评估极为有效。 　　在区域重组基础上对异构FPGA工艺映射算法分析，当算数