Разработка и исследование комплекса генетических алгоритмов разбиения схем с учетом временных задержек

• Автор: Баринов, Сергей Владимирович
• Шифр специальности: 05.13.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Таганрог
• Количество страниц: 155 с. : ил.

Содержание
Содержание
Введение

1. Анализ и состояние проблемы компоновки СБИС

1.1 .Состояние и тенденции развития полупроводниковой отрасли

1.2.Графовые и гиперграфовые модели СБИС

1.3.Анализ алгоритмов разбиения графовых моделей для задачи разбиения схем

1.4. Выводы

2. Разработка архитектуры, стратегии и выбор модели эволюционного поиска

для этапа компоновки СБИС

2.1.Определения, понятия генетических алгоритмов

2.2.Преимущества генетических алгоритмов над традиционными методами оптимизации
2.3.Принципы эволюционного поиска, ориентированные на задачу разбиения схем.
2.4.Эволюционные модели для задачи разбиения СБИС.
2.5.Этапы проектирования архитектуры эволюционного моделирования для задачи разбиения СБИС.
2.6.Принципы параллельных генетических алгоритмов. Разработка модифицированной архитектуры генетического поиска, ориентированной на задачу разбиения схем
2.7.Выводы
3. Разработка комплекса генетических алгоритмов разбиения схем на основе
кластеризации с учетом временной задержки
3.1.Разработка многоуровневой структуры поиска для задачи разбиения схем
3.2. Алгоритм разбиения схем на основе кластеризации с учетом временных задержек.
3.3.Уменьшение размерности задачи. Разработка рандомизированных методов кластеризации, сверкти на основе агрегации фракталов, определения паросочений
3.4.Этап начального разбиения. Определение оптимальности особей
популяции. Алгоритм вычисления целевой функции на этапе начального разбиения
3.5.Разработка модифицированных генетических операторов для задачи разбиения СБИС
3.6.Разработка алгоритма поэтапного развертывания разбиения схемы на исходные условия задачи на основе локальной эвристики улучшения
3.7. Вы воды
4. Экспериментальные исследования разработанного программного комплекса
разбиения СБИС.
4.1. Теоретическая оценка разработанного комплекса генетических алгоритмов разбиения схем на фрагменты
4.2.Краткое описание программной и аппаратной среды
4.3.Цель экспериментальных исследований
4.4.Этапы экспериментальных исследований
4.5.Результаты экспериментальных исследований
4.6. Выводы
Заключение
Список использованной литературы


После применения генетических операторов, выполняется локальная «жадная» эвристика для потомков популяции с целью улучшения полученных результатов. В четвертой главе приведены количественные и качественные оценки разработанных алгоритмов разбиения схем. Описаны результаты экспериментальных исследований. Произведено сравнение результатов, полученных с применением разработанных алгоритмов, с существующими тестовыми примерами. Приведены таблицы, графики и гистограммы, показывающие преимущества разработанных азгоритмов. В заключении изложены основные выводы и результаты диссертационной работы. В приложении даны копии актов внедрения. Современный этап развития цивилизации, характеризующийся высокими темпами роста развития науки и техники, нелегко представить без использования изделий микроэлектронной промышленности в повседневной жизни. Использование различных достижений микроэлектроники при производстве интегральных схем (ИС), больших ИС (БИС), сверхбольших ИС (СБИС), суперкристаллов, обуславливает повышение основных характеристик электронных вычислительных средств (ЭВС), проектируемых на их основе, например, снижаются массогабаритные показатели, уменьшаются потребляемая и рассеиваемая мощности, повышаются быстродействие и надёжность[1]. Современные ЭВС, такие как, персональные компьютеры, оборудование вычислительных центров и исследовательских лабораторий, контроллеры и другие управляющие устройства и системы содержат в своём составе десятки, а иногда и сотни СБИС. К характеристикам ЭВС предъявляются неоднозначные требования в зависимости от класса и назначения аппаратуры, использующей СБИС и суперкристаллы. Какая-то из характеристик или их совокупность могут быть определяющими, тогда как требования к остальным снижаются. К примеру, в аппаратуре с автономным питанием потребляемая мощность микросхем должна быть как можно меньшей по сравнению с мощностью аналогичных изделий, используемых в стационарных радиоэлектронных средствах (РЭС). В бытовой аппаратуре компоненты со сверхвысоким быстродействием (электронные цифровые часы, калькуляторы, игрушки) использовать ни к чему[2]. Развитие микроэлектроники происходило поэтапно: от малых схем до систем на кристалле. ИС. В настоящее время стандартные материалы и производственные процессы уже не могут обеспечить нужное быстродействие СБИС. В последнее время эффективной является технология «1ГЩЬ-5Шс0П у1аБ» («связи сквозь кремний»), которая позволяет располагать компоненты чипов ближе друг к другу, повышая быстродействие, уменьшая габариты и энергопотребление систем [3]. В технологии совершен переход от двухмерных топологий к трехмерным. Компоненты, традиционно располагаемые друг рядом с другом в одной плоскости, теперь могут быть расположены друг над другом, как этажи дома. Результат - компактный «бутерброд» из компонентов, существенно меньший по размеру и более быстродействующий, чем ранее. Метод, созданный исследователями 1ВМ, устраняет необходимость в длинных металлических проводниках, которые соединяют «плоские» чипы вместе, отводя эту роль связям, проходящим сквозь кремниевую пластину. По оценке 1ВМ, этот прием позволяет сократить расстояния, которые должны пройти сигналы, в 1 ООО раз, и увеличить пропускную способность каналов до 0 раз по сравнению с плоскими чипами[3]. В микропроцессорах новая технология позволит расположить ядра ближе друг к другу, и равномерно распределить питание по всему чипу. Это должно увеличить скорость работы процессоров при одновременном снижении энергопотребления на величину до %. Появится возможность выпускать чипы «ргосеззог-оп-ргосеББОг» («процессор на процессоре») или «тешогу-оп-ргоссБзог» («память на процессоре»). Это позволит изменить способы взаимодействия между процессором и памятью, существенно ускорив обмен информацией между ними [4]. Гордон Мур, автор знаменитого закона[5], называет внедрение 1^Мс диэлектриков самым значительным изменением в технологии производства транзисторов с конца -х годов. Тогда были представлены транзисторы с поликремниевым затвором.