Разработка и исследование методов логического синтеза быстродействующих цифровых КМОП БИС

• Автор: Исаева, Татьяна Юрьевна
• Шифр специальности: 05.13.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 135 с. : ил

Оглавление
Введение

Глава 1. Анализ методов логического синтеза КМОП схем с применением ВОО-

технологии

1.1 Диаграммы двоичных решений и их основные свойства

1.1.1 Основные понятия

1.1.2 Обоснование выбора ВОБ-технологии

1.1.3 Правила сокращения ВББ для получения минимизированного канонического представления

1.1.4 Выбор порядка переменных разложения

1.1.5 Используемые обозначения

1.2 Анализ современного состояния ВББ-технологии в применении к логическому синтезу
1.2.1 Основные принципы синтеза схем логических функций в ВББ-представлении
1.2.2 Соответствие ВББ схемам в базисах логических элементов
1.2.3 Соответствие ВОВ схемам на транзисторном уровне
1.2.4 Разложение Шеннона и метод каскадов
1.2.5 Использование ВББ как исходного представления для синтеза схем на уровне логических элементов
1.2.6 Основные методы декомпозиции логических функций, реализованные по ВББ-представлению логических функций
1.2.7 Основные задачи развития методов декомпозиции для логического синтеза
1.2.8 Анализ методов синтеза транзисторных КМОП схем с применением ВВБ-технологии
1.2.9 Основные задачи развития методов синтеза транзисторных КМОП схем с применением ВБО-технологии
1.3 Выводы по главе
Глава 2. Разработка метода и алгоритмов декомпозиции логических функций,
ориентированных на оптимизацию синтезируемых схем по быстродействию .
2.1 Разработка метода декомпозиции логических функций, ориентированного на
оптимизацию ВББ-представления систем логических функций по глубине
2.1.1 Постановка задачи

2.1.2 Схема декомпозиции логической функции в соответствии с полным разрезом
В1.)Г>
2.1.3 Схема декомпозиции логической функции в соответствии с неполным разрезом

2.1.4 Построение декомпозиционных функций
2.1.5 Обоснование предложенного преобразования
2.2 Разработка и реализация алгоритма декомпозиции логических функций,
основанного на применении предложенного метода декомпозиции
2.2.1 Основные шаги алгоритма декомпозиции
2.2.2 Внутреннее представление ВБЭ
2.2.3 Реализация основных операций на ВЭО
2.2.4 Подпрограмма выбора разреза
2.2.5 Алгоритм оптимизированного выбора кодирования
2.2.6 Построение ВОБ для внешней функции декомпозиции
2.2.7 Построение ВЭП для внутренних функций декомпозиции
2.3 Разработка и реализация итеративного алгоритма декомпозиции для функций
переноса арифметического блока
2.3.1 Применение базового алгоритма декомпозиции к ВОЭ специального вида
2.3.2 Разработка алгоритма преобразования ВОЭ в пирамидальную структуру для схем
арифметического переноса
2.4 Выводы по главе
Глава 3. Разработка метода синтеза КМОП схем на транзисторном уровне на базе ВОЭ-
представления логических функций
3.1 Постановка задачи
3.2 Абстрактная контактная схема как модель КМОП схемы
3.2.1 Представление логических функций контактными схемами
3.2.2 Соответствие контактных схем КМОП схемам на транзисторном уровне
3.2.3 Определение обобщенной контактной схемы
3.2.4 Соответствие между ВГЮ и контактными схемами
3.3 Исследование и формулировка принципов прямого отображения ВОЭ в
контактную схему
3.3.1 Определение понятия слабых и сильных ребер ВБО

3.3.2 Формулировка и доказательство критериев допустимости замены контакта на проводник
3.3.3 Формулировка и доказательство критериев допустимости замены контакта на
изолятор
3.4 Разработка алгоритма отображения 131)1) в контактную схему
3.4.1 Выбор стиля синтеза и основного критерия оптимизации
3.4.2 Краткая характеристика разработанного алгоритма'синтеза КМОП схем
3.4.3 Внутреннее представление ВОВ и реализация основных операций
3.4.4 Реализация основных операций на ВОЕ)
3.4.5 Алгоритм построения контактной схемы, заданной размеченной ВОВ
3.4.6 Алгоритм построения КМОП схемы по контактной схеме, заданной размеченной ВОВ
3.5 Выводы по главе
Глава 4. Применение разработанных алгоритмов и полученные результаты
4.1 Проектирование структуры быстрых сумматоров с использованием алгоритмов декомпозиции
4.1.1 Структура последовательного сумматора
4.1.2 Преобразование ВВБ-модели
4.1.3 Отображение построенной ВББ-модели на КМОП схему
4.1.4 Результаты моделирования для схем арифметических функций
4.1.5 Структура схемы функции переноса сумматора в зависимости от выбора
разреза
4.2 Примеры применения алгоритма синтеза КМОП схем по ВВВ
4.2.1 Результаты для набора тестовых функций от 3 переменных
4.2.2 Результаты для тестов МС1МС
4.3 Выводы по главе
Заключение
Список литературы
Приложение А

Будем рассматривать также формулу неразделительной декомпозиции. Представление, для которого множества свободных и связанных переменных имеют непустое пересечение, называется неразделительной декомпозицией. Пусть имеется множество связанных переменных {хо, .... хк./} и множество свободных переменных {**.,, .... Xk-i, Хк, ..., где s - некоторое положительное число, s>0. В случае s=0 имеет место разделительная декомпозиция. В этом случае функция представляется следующим образом:
f(x0, = Ф(м>о(х0, ...,xk-i),..., wm.,(x0,...,Xk-i), xk.s, ...,xk-i,xkl I.xj. (2-2)
В этом случае внешняя функция декомпозиции 0(wo,...,wm.iJxk-s xk.i,xk, ■■■.x„.i)
зависит от m+n-k+s переменных.
Наиболее часто используется алгоритм выбора простой декомпозиции. Выбор неразделительной декомпозиции позволяет в некоторых случаях построить лучшее представление функции, но представляет собой более сложную задачу.
Для реализации декомпозиции в BDD-представлении используется понятие разрезающего множества графа. BDD, представляющая некоторую булеву функцию, - эго ациклический направленный граф с одним корнем и двумя терминальными вершинами. Дадим определение разрезающего множества вершин в таком графе.
Определение 2.1. Подмножество вершин графа G U = {и} является разрезающим для графа G, если любой путь из корня графа G в его терминальную вершину проходит через некоторую вершину и 6 U.
Определение 2.2. Разрезающее множество U называется сокращенным, если после удаления любой вершины оно перестает быть разрезающим множеством.
В дальнейшем под разрезающим множеством всегда будем понимать сокращенное разрезающее множество.
Рассмотрим такое графическое представление BDD, в котором вершины, помеченные различными переменными, расположены на различных уровнях, в соответствии с порядком разложения.
Проведем линию между к-1 и к уровнями BDD. Эта линия пересечет ребра BDD, для которых начало лежит выше, а конец - ниже этой пересекающей линии. Множество таких ребер Е = {(v, u): index (v) < k-1 & index (и) > k}.
Заметим, что вдоль любого пути из корня BDD в ее терминальную вершину индексы вершин монотонно возрастают, и, следовательно, в каждом пути найдется ребро (v,u), для которого index (v) < k-1 & index (u) > k, т.е. (v,u)eE.