[发明专利]一种FPGA详细布局的模拟退火方法

说明书

一种FPGA详细布局的模拟退火方法，根据合法化布局后形成的初始布局计算模拟退火的初始温度，移动单元模块对当前布局进行优化，根据单元模块移动的接受率，在初始温度基础上对单目标的温度值进行固定比例的迭代调节，采用归一化系数对多目标的目标值进行归一化，采用温度比例系数对经过迭代调节后的单目标温度值进行修正迭代计算，得到多目标的温度值。本发明在单目标优化的基础上，对多目标优化进行了归一化处理和比例系数调节，保证了优化结果的一致性和多目标优化的有效性，消除了传统模拟退火方法中降温策略的不合理对布局的质量和速度造成的影响，调节后的温度更利于布局质量和速度的提高。

技术领域

本发明涉及集成电路设计领域，尤其涉及一种FPGA详细布局的模拟退火方法。

背景技术

FPGA采用了逻辑单元阵列LCA(Logic Cell Array)这样一个概念，内部包括可配置逻辑模块CLB(Configurable Logic Block)、输入输出模块IOB(Input Output Block)和内部连线(Interconnect)三个部分。现场可编程门阵列(FPGA)是可编程器件，与传统逻辑电路和门阵列(如PAL，GAL及CPLD器件)相比，FPGA具有不同的结构。FPGA利用小型查找表(16×1RAM)来实现组合逻辑，每个查找表连接到一个D触发器的输入端，触发器再来驱动其他逻辑电路或驱动I/O，由此构成了既可实现组合逻辑功能又可实现时序逻辑功能的基本逻辑单元模块，这些模块间利用金属连线互相连接或连接到I/O模块。FPGA的逻辑是通过向内部静态存储单元加载编程数据来实现的，存储在存储器单元中的值决定了逻辑单元的逻辑功能以及各模块之间或模块与I/O间的联接方式，并最终决定了FPGA所能实现的功能，FPGA允许无限次的编程。

典型FPGA的开发流程一般包括功能定义/器件选型、设计输入、功能仿真、综合优化、综合后仿真、布局、布线、后仿真、板级仿真以及芯片编程与调试等主要步骤。

FPGA芯片的自动化布局包含以下步骤：输入输出布局，全局时钟布局，初始布局，总体布局，合法化布局和详细布局。

布局是整个流程中比较费时的一步，其将逻辑网表中的硬件原语和底层单元合理地配置到芯片内部的固有硬件结构上，并且往往需要在速度最优和面积最优之间做出选择。目前，FPGA的规模越来越大，结构越来越复杂，其中逻辑单元模块的类型越来越多，且包含像DSP和RAM这种大的逻辑单元，并且有些单元之间的走线都是固定(hard)连接，如进位链(carry chain)和移位寄存器(shift register)等等，这些都限制了逻辑单元的随意摆放，特别是在有时序约束条件时，由于布局对FPGA版图速度的快慢起到决定性作用，从在布局过程中就要将时序约束考虑进去，否则通过后续的布线等优化很难满足时序的约束。因此，如何快速有效的进行自动化布局，对FPGA版图设计起到至关重要的作用。

传统的模拟退火方法很难保证多目标优化函数只优化单一目标与单目标优化函数优化单一目标结果的一致性，传统模拟退火方法中降温策略的不合理对布局的质量和速度造成影响。

发明内容

本发明提供一种FPGA详细布局的模拟退火方法，在单目标优化的基础上，对多目标优化进行了归一化处理和比例系数调节，保证了优化结果的一致性和多目标优化的有效性，消除了传统模拟退火方法中降温策略的不合理对布局的质量和速度造成的影响，调节后的温度更利于布局质量和速度的提高。

为了达到上述目的，本发明提供一种FPGA详细布局的模拟退火方法，包含以下步骤：

根据合法化布局后形成的初始布局计算模拟退火的初始温度，移动单元模块对当前布局进行优化，根据单元模块移动的接受率，在初始温度基础上对单目标的温度值进行固定比例的迭代调节，采用归一化系数对多目标的目标值进行归一化，采用温度比例系数对经过迭代调节后的单目标温度值进行修正迭代计算，得到多目标的温度值。

计算模拟退火的初始温度的方法包含以下步骤：