【摘 要】
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现场可编程门阵列（Field-programmable gate array,以下简称FPGA）是一种制造后可根据用户需求进行重新编程的芯片。因其具有设计自由度高、制作周期短、成本低等优点,在短短三十余年得到快速发展。布局是FPGA物理设计中最为关键的环节之一。为了满足各种各样的设计需求和功能,FPGA集成度不断增加,设计复杂性也越来越高,给FPGA布局带来了极大的挑战。我们不仅需要考虑FPGA的
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现场可编程门阵列（Field-programmable gate array,以下简称FPGA）是一种制造后可根据用户需求进行重新编程的芯片。因其具有设计自由度高、制作周期短、成本低等优点,在短短三十余年得到快速发展。布局是FPGA物理设计中最为关键的环节之一。为了满足各种各样的设计需求和功能,FPGA集成度不断增加,设计复杂性也越来越高,给FPGA布局带来了极大的挑战。我们不仅需要考虑FPGA的多个优化目标如布线线长、可布通性以及复杂的时钟约束等,还要解决FPGA架构的异质性导致分析布局方法不连续的问题。因此,研究基于时钟感知的FPGA布局问题具有重要的实际价值。在学术界前人研究的FPGA布局成果的基础上,本文针对异质型FPGA架构的布局问题进行深入研究并提出有效的算法。主要内容如下:在第一章中,首先介绍FPGA的背景知识以及设计流程,然后回顾前人所做的工作,最后阐述本文的主要贡献。在第二章中,我们先介绍本文的目标架构,以及布局过程考虑的时钟约束,接着给出问题描述并建立数学模型。在第三章中,首先给出我们的算法框架,然后对算法进行详细阐述。我们在flat级和HCLB级的全局布局中采用增广拉格朗日方法将带约束的FPGA全局布局数学模型转化为一系列无约束的子问题,并通过Adam算法对子问题进行求解;在packing阶段,我们采用同时考虑物理距离以及关联度的吸引力函数;我们提出了一种基于协商的时钟感知合法化算法将模块放置到合法的位置中。在第四章中,我们基于2017年ISPD竞赛的测试例子,通过与当前先进的布局器进行比较,来体现我们算法的有效性。在第五章中,我们对所做的工作进行总结,并规划下一步的研究方向。
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