第22卷第6期2010年6月

计算机辅助设计与图形学学报

JournalofComputer AidedDesign&ComputerGraphicsVol.22No.6June2010

最小环最大化的FPGA布线资源结构设计方法

余建德,谢 丁,邵 赟,王 健,陈利光,来金梅,童家榕

(复旦大学专用集成电路与系统国家重点实验室 上海 201203)(yujiande@)

*

摘要:为了提高FPGA布线资源的灵活性,提出一种通过扩大布线资源图的最小环来设计布线资源的方法.首先

分析了布线资源图的最小环大小和布线资源中信号传播灵活性的关系,并通过调整布线资源中线网的连接结构来扩大该最小环.采用该方法设计了一种新的开关盒结构!!!最小环最大化(MLM)开关盒.实验数据表明,MLM开关盒与4种学术上典型的开关盒结构!!!Disjoint,Universal,Wilton和JSB相比,在时序上处于平均水平,而布通率分别提高了17.7%,8.0%,2.4%和2.2%.

关键词:FPGA结构设计;布线资源;开关盒;布通率中图法分类号:TN402

Min Loop MaximizationMethodonFPGARoutingResourcesArchitectureDesign

…… 此处隐藏0字 ……

YuJiande,XieDing,ShaoYun,WangJian,ChenLiguang,LaiJinmei,andTongJiarong

(StateKeyLaboratoryofASIC&System,FudanUniversity,Shanghai 201203)

*

Abstract:Amethodthatmaximizestheminimumloopsizeintherouting resourcegraphisproposedinFPGAroutingresourcesarchitecturedesigntoimprovetheflexibilityoftheroutingresources.Firstanalyzetherelationshipbetweentheminimumloopsizeintherouting resourcegraphandthetransitionflexibilityofsignalsintheroutingresources.Thenmaximizetheminimumloopbyadjustingthewiresconnectionsintheroutingresources.Designanovelswitchbox,calledminimum loopmaximization(MLM)switchboxwiththismethod.Experimentalresultsshowthatwhilecomparedwith4typicalacademicswitchboxes,Disjoint,Universal,WiltonandJSB,MLMisataveragelevelintimingandoutperformalloftheminroutabilityby17.7%,8.0%,2.4%and2.2%separately.Keywords:FPGAarchitecturedesign;routingresources;switchbox;routability FPGA硬件的基本组成部分包括可编程逻辑单元、输入输出单元和可编程互连资源.

对于特定的FPGA结构,需要一套CAD软件系统来利用FPGA逻辑单元阵列和布线资源实现电路功能并尽可能地提高性能.而只有FPGA逻辑单元阵列与布线资源的结构设计合理,软件才有可

能有效、合理地利用它们.

本文针对布线资源的结构设计问题提出了一种最小环最大化的FPGA互连结构设计方法.此方法对布线资源建立布线资源图模型,从图的角度来研究分析布线资源的性能,并提出以最小环大小来评估一种布线资源的灵活度.为了验证该设计方法的

收稿日期:2009-07-11;修回日期:2010-01-18.基金项目:国家自然科学基金(60876015);国家 八六三 高技术研究发展计划(2007AA01Z285).余建德(1985!),男,硕士研究生,主要研究方向为FPGA互连结构设计;谢 丁(1984!),男,博士研究生,主要研究方向为FPGA布图软件设计;邵 赟(1984!),女,硕士研究生,主要研究方向为FPGA工艺映射设计;王 健(1982!),男,硕士,主要研究方向为FPGA硬件结构设计;陈利光(1979!),男,博士,主要研究方向为FPGA结构设计;来金梅(1965!),女,博士,教授,论文通讯作者,主要研究();(1942!),,,FPGA.