用于fpga的新型混合布线算法的分析

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1、独创性声明本人声明所呈交的学位论文是恭人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果．尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含本人为获得江南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料．与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意．签名：一日期：一关于论文使用授权的说明本学位论文作者完全了解江南大学有关保留、使用学位论文的规定：江南大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检

2、索，可以采用影印，缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文，，并丑苯人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。保密的学位论文在解密后也遵守此规定。签名．．．弛髯缁。．导师签名：墨盟鱼生J日期．趔：星：丝一第一章绪论自从现场可编程门阵列(FPGA)在20世纪80年代商业化并推出以来【l弓】，数字电路的设计方式发生了革命性变化。随着FPGA逻辑容量的增加和CAD工具的高效化，FPGA芯片已成为众多电子工程师的首先方案，其市场越来越庞大。本章首先介绍课题背景和意义，接着综述FPGA的发展现状和趋势，最后列出全文的内容安排。1．1课题背景和意义电子信息产业业已

3、成为各国国民经济的支柱之一。随着3G时代的到来，以通信和网络为代表的技术革命推动了信息产业又一轮新的发展浪潮。作为整个信息产业的根基，集成电路(IC)技术在3G时代赢得了空前的快速发展机遇。IC是信息产业的基础和核心，已渗透到日常生活的各个环节。从普通家用电器的控制芯片，到名目繁多的各种时尚便携式消费类电子产品，再到功能越来越强大复杂的计算机处理器【l捌，IC技术和产品无所不在。IC产品一般可分为以下几种类型：通用和专用处理器(如数字信号处理器、加密处理器等)、存储器(Memory)、专用集成电路(ASIC)(如MP3解码芯片、USB设备控制器等)

4、和FPGA芯片(主要厂家有Xilinxt31、Altera[41、Actel[5】等)。在各种信息系统的设计中，通常要对硬件和软件进行平衡(也称之为软硬件协同设计)以满足费用和性能上的要求。当协同设计满足不了性能要求或系统需求量非常庞大时，一般采用ASIC来完成整个设计，即按照用户的定义和特定要求来设计、制造。由于ASIC用硬件实现系统的全部功能，因此具有高速的优点，并且适用于批量生产以降低单片价格。但是，ASIC也有其不可忽视的缺点：(1)ASIC设计从用户提出需求到制造完成往往需要较长的时间(半年到数年)，很难适应快速变化的市场；(2)ASIC

5、往往缺乏灵活性，硬件电路～旦生产出来，功能就不能改变，不利于当前各种快速变化的功能需求；(3)随着现代各种电路的复杂化，从设计、验证到制造，无论哪个环节出现小漏洞或缺陷都可能导致整个芯片失败。由于ASIC开发通常需要很多工程师共同完成，电子设计自动化(EDA)环节花费昂贵，再加上更加昂贵的制造费用，使得ASIC开发在工业界被定义为风险最大的领域之一。图1．1给出了不同特征尺寸的工艺下ASIC的掩膜费用。以目前国内比较主流的130nlil工艺为例，仅掩膜费就高达近70万美元16】。相比之下，FPGA以其灵活、高速、开发周期短等优点受到了工业界的青睐。

6、在灵活性方面，因为FPGA可以重复配置，即当电路用比特流配置好FPGA之后，还能继续修改，再次完成配置，这样有利于电路不断修改和升级，也避免了ASIC设计到制造中出现问题的风险。至于高速性，FPGA是以电路实现各种功能的，所以速度比一般软件执行要快，且能并行执行各种运算。最后，在开发周期上，FPGA省去了制造流程。相比于ASIC项目动辄需要十个或数十个工程师一起完成，一个FPGA项目由几个，甚至一个工程师花数月时间即可以完成。所以，FPGA既具有类似于软件的灵活性，也具有扛南大学硕士学位论文硬件实现的高速性，并且开发周期短、投资小、风险小，因而已成

7、为众多开发商、电子工程师的首选方案。ASC掩腱费用睐自PiperJlffra帅$400000000$3．500．00000$3．000．00000$2．500．O∞00$2．000∞000$1．500．C0000$1,00060000$500．0000003．s}lrn0259rn018urN013pro90nm65nm固I-l各种工艺下专用集成电路蒋膜费用Fig．1-IThecostofASICmaskindifi'ercatprocesses如今，FPGA已经广泛用于信息产业中，如高速互联网、无线通信、现代军用设备、视频和图像处理、航天航空以及

8、汽车电子。图]-2列出了近年来FPGA市场的分布和产值情况门。随着FPGA性能的日益提高和CAD工具的发展，FPGA将逐渐