面向胚胎型仿生硬件的电路划分算法研究

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1、硕士学位论文面向胚胎型仿生硬件的电路划分算法研究RESEARCHONTHECIRCUITPARTITIONINGALGORITHMOFEMBRYONICBIO-INSPIREDHARDWARE滕跃哈尔滨工业大学2016年6月国内图书分类号：TN406学校代码：10213国际图书分类号：621.38密级：公开↑↑（宋体小4号字）（宋体小4号字）工学硕士学位论文↑（宋体小2号字加粗）面向胚胎型仿生硬件的电路划分算法研究↑（黑体2号字）硕士研究生：滕跃导师：俞洋副教授冒号左侧用黑申请学位：工学硕士体4号字,学科：仪器科学与技术冒号右侧用宋体4所在单位

2、：电气工程及自动化学院号字，多答辩日期：2016年6月倍行距授予学位单位：哈尔滨工业大学1.5。ClassifiedIndex:TN406（TimesNewRoman小4字）U.D.C:621.38（TimesNewRoman小4字）DissertationfortheMasterDegreeinEngineering↑（TimesNewRoman小2号字）RESEARCHONTHECIRCUITPARTITIONINGALGORITHMOFEMBRYONICBIO-INSPIREDHARDWARE↑（TimesNewRoman2号字加粗，题目

3、太长时可用小2号字）Candidate：TengYueSupervisor：AssociateProf.YuYangAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：InstrumentScienceandTechnologyAffiliation：SchoolofElectricalEngineeringandAutomationDateofDefence：June,2016Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnolo

4、gy摘要摘要胚胎型仿生硬件（简称胚胎电子）是一种具备故障自主修复功能的数字集成电路。该电路借鉴了细胞学中冗余备份思想，采用了阵列化设计，使阵列中的每个电路模块（简称细胞）都具备通用的硬件结构，当工作细胞发生故障时可由冗余细胞替换，节省了离线维修成本。但是，该电路存在两个问题：一是布线资源增加导致的芯片面积开销过大，二是关键路径时延增加导致的设计无法满足时序约束。为了解决这两个问题，本文基于超图理论分别提出了面积最优的MinWire划分算法和时序最优的MaxFreq划分算法，分别降低了互连线数量，缩短了关键时延路径。ISCAS89测试集的电路划分

5、结果表明，和现有的hMetis、FM、VPack电路划分算法相比，本文提出的MinWire算法和MaxFreq算法分别在面积优化方面和时序优化方面达到了最优。胚胎电子的终极目标是实现专用集成芯片，为了达到芯片工艺需求，细胞阵列应该既满足时序约束，还具有较少的布线数量。本文结合MinWire算法和MaxFreq算法的优势，实现了时序约束下面积最优的BestPerf划分算法，折衷了布线数量和关键路径时延两项标，使划分结果的综合性能得到改善。本文将BioRS232仿生硬件的发数模块作为算法应用对象，以细胞阵列的线网面积、关键路径时延以及配置存储器利用

6、率作为优化指标，对比分析了BestPerf和hMetis、FM、VPack算法的划分效果。DesignCompiler的分析报告表明，在对BioRS232的发数模块的划分结果中，BestPerf算法在综合性能方面表现最优。关键词：电路划分；胚胎电子；超图；布线；时序约束（内容及关键词用小4号字）-I-AbstractAbstractEmbryonicelectronics(Embryonicsinshort)isadigitalintegratedcircuitwiththecapabilityofautonomouslyrepairingci

7、rcuitfaults.Inspiredfromthenatrualredundantarchitectureofcellsinlivingorganisms,Embryonicsisdesigntohaveacellulararray,whereeachCellhasthesamehardwareresources.Basedonthegeneralizedhardwaredesign,workingCellscanbereplacedimmediatelybyredanduntCellswhencircuitfaultsaredetecte

8、d,andinthisway,wecansavethecostofoff-linereparing.However,2difficultproblem