VLSI布局论文：VLSI布局二次布局划分算法

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VLSI测试论文

VLSI测试论文集成刘长辉20083470⒈引言随着系统集成度与加工技术的飞速发展, 超大规模集成电路( VLSI ) 测试已经成为一个越来越困难的问题。

先进的技术使得人们能以合理的成本快速设计和制造非常复杂的电路, 随着产品成本的降低, 总成本中测试所占的比重不断增加。

为了控制成本, 测试工程师在不断改进和组合各种测试方法。

但在实际中, VLSI 测试技术的发展总是远远落后于设计与制的发展。

一则, ATE(自动测试设备)的发展很难跟得上芯片的发展步伐( 系统时钟、信号精度、存储数据量等) ; 再则, 高性能ATE 的价格将令人望而却步。

因此, 我们还可以选择另一个途径, 即要求设计工程师在设计电路时就考虑测试的复杂性, 设计易于测试的电路, 以降低测试的难度,即可测性设计技术。

⒉测试的基本原理测试的基本原理是: 从输入端施加若干激励信号, 观察由此产生的输出响应, 并与预期的正确结果进行比较, 一致就表示系统正常, 不一致则表示系统有故障。

显然, 测试电路的质量依赖于测试矢量的精度。

根据测试的具体目的, VLSI 测试可以分为4 种类型:(1) 特性测试( 验证测试) : 这种类型的测试在生产之前进行, 目的在于验证设计的正确性, 并且器件要满足所有的需求规范。

需要进行功能测试和全面的AC/DC 测试。

(2) 生产测试: 不考虑故障诊断, 只做通过、不通过的判决。

主要考虑的因素是测试时间即成本。

(3) 老化测试: 在实际应用中, 通过测试的芯片有些很快失效, 有些则会正常工作很久, 老化测试就是通过一个长时间的连续或周期性的测试使不好的器件失效, 从而确保通过老化测试后的器件的可靠性。

(4) 成品检测: 在将采购的器件集成到系统之前, 系统制造商进行的测试。

⒊测试方法3.1 测试图形生成方法在生产阶段, 为了尽可能防止有缺陷或故障的芯片流入市场, 而需要对它们进行的检查。

它需要由测试人员利用测试仪对芯片施加激励并分析其响应, 来判断芯片是否存在故障。

超大规模集成电路物理设计课程

超大规模集成电路物理设计课程摘要：一、超大规模集成电路物理设计的概念与重要性二、物理设计的基本流程与方法1.展平式物理设计流程2.层次化物理设计流程三、设计收敛的三大部分1.数据系统2.优化引擎3.分析引擎四、超大规模集成电路物理设计的理论与算法1.基础数学知识2.数据结构与文件格式3.物理设计阶段的详细论述正文：一、超大规模集成电路物理设计的概念与重要性超大规模集成电路（VLSI）物理设计是指在集成电路设计中，将电路图转换为实际电路布局的过程。

它涉及到对电路图的布图规划、模块划分、布局优化等操作，是集成电路设计中非常重要的一个环节。

物理设计的目标是在保证电路功能正确的同时，尽可能地减小芯片面积、降低功耗、提高性能。

二、物理设计的基本流程与方法物理设计的基本流程分为展平式物理设计流程和层次化物理设计流程两种。

1.展平式物理设计流程（自底向上）展平式物理设计流程是一种自底向上的设计方法，它从基本的晶体管开始，逐层构建电路模块，最终实现整个电路图的物理设计。

这种方法适用于较小规模的集成电路设计，其优点是设计过程直观，易于理解。

2.层次化物理设计流程（自上向下）层次化物理设计流程是一种自上向下的设计方法，它将整个电路图划分为多个层次，从高层次到低层次逐层进行物理设计。

这种方法适用于大规模集成电路设计，其优点是将大的设计划分为多个小的子设计，降低了设计难度。

三、设计收敛的三大部分设计收敛是指在物理设计过程中，通过不断优化和调整设计参数，使设计达到预定目标的过程。

设计收敛主要包括三个部分：数据系统、优化引擎和分析引擎。

1.数据系统数据系统负责对设计数据进行读取、处理和储存。

它包括各种数据处理算法和存储方法，用于保证设计数据的完整性和准确性。

2.优化引擎优化引擎是物理设计中负责优化设计参数的部分。

它根据设计目标和约束条件，对设计参数进行调整和优化，以达到设计收敛。

3.分析引擎分析引擎负责对设计结果进行分析和评估。

布局若干算法研究的开题报告

VLSI布图规划/布局若干算法研究的开题报告一、选题背景随着微电子技术的不断发展，VLSI（Very Large-Scale Integration）技术逐渐成为当今电子行业的核心，具有计算机、通信、消费电子、汽车等领域的广泛应用。

VLSI芯片设计，在功能、性能、功耗等多方面都面临了越来越严峻的挑战，如何实现快速、高效、精确的布图规划/布局成为了制约VLSI芯片设计效率和质量的重要因素。

目前，已有很多针对不同类型电路的布图规划/布局算法被提出，如网络流算法、模拟退火算法、遗传算法、模拟模拟算法等，但在具体的应用中，这些算法普遍存在缺陷，如求解速度慢、不能保证全局最优解、对于不同类型电路难以适应等问题。

为此，本研究将尝试探索如何开发一种更加高效、精准、适应性强的VLSI布图规划/布局算法。

二、研究内容本研究旨在研究VLSI布图规划/布局算法的相关理论及实现方法，主要包括以下几个方面：1. 研究目前VLSI布图规划/布局算法的优缺点，并分析其存在的问题和挑战。

2. 探究如何设计一种能够在效率、精确度和适应性三个方面都具有优势的VLSI布图规划/布局算法。

3. 基于所提出的算法原理，实现一个VLSI布图规划/布局算法的原型系统。

三、研究方法本研究将采用以下研究方法：1. 文献调研：通过查阅相关文献和资料，了解目前VLSI布图规划/布局算法的发展历程、现状和存在的问题，为研究提供理论支持。

2. 理论分析：对已有的VLSI布图规划/布局算法进行理论分析，探究其优缺点，分析其存在的问题和挑战，为提出新算法提供思路和灵感。

3. 算法设计：基于已有的算法并结合自身创新思路，设计出符合要求的VLSI布图规划/布局算法。

在算法设计的过程中，需要对算法进行参数优化和评估，以确保算法的稳定性和可靠性。

4. 算法实现：将设计好的算法实现成软件原型系统，在不同类型电路的基础上进行验证和测试，以检验算法的效率和实用性。

四、预期成果本研究旨在提出一种高效、精准、适应性强的VLSI布图规划/布局算法，并实现成软件原型系统。

《超大规模集成电路物理设计：从图分割到时序收敛》随笔

《超大规模集成电路物理设计：从图分割到时序收敛》读书笔记目录一、内容概览 (1)二、关于本书的背景知识介绍 (2)三、内容概览 (3)3.1 主要章节概述 (4)3.2 重点概念解析 (6)四、详细读书笔记 (7)五、本书中的关键观点和论点分析 (8)5.1 关于超大规模集成电路物理设计的关键观点 (10)5.2 书中论点的深度分析 (11)六、比较与评价 (13)6.1 本书与其他相关书籍的比较 (14)6.2 本书的优点与不足评价 (15)七、实践应用与案例分析 (16)7.1 书中理论在实际设计中的应用 (18)7.2 案例分析 (19)八、总结与心得体会 (21)8.1 本书的主要收获和启示 (22)8.2 个人对超大规模集成电路物理设计的未来展望 (23)一、内容概览《超大规模集成电路物理设计：从图分割到时序收敛》是一本深入探讨超大规模集成电路（VLSI）物理设计过程的著作。

本书从图分割的基本原理出发，详细阐述了集成电路设计的各个阶段，包括布局、布线、时序分析和验证等。

在图分割部分，本书介绍了如何将复杂的集成电路设计问题简化为更易于处理的子问题。

通过图论和计算机辅助设计（CAD）技术，作者提出了一系列高效的图分割算法，从而为后续的物理设计过程奠定了坚实的基础。

在布局阶段，本书重点讨论了如何根据电路结构和约束条件选择合适的布局算法。

作者详细分析了不同布局策略的优缺点，并提出了针对复杂电路的优化方法。

布线是集成电路设计中的关键步骤之一，本书介绍了多种布线算法，包括基于启发式的布线方法、基于物理约束的布线方法和基于人工智能技术的布线方法等。

作者还探讨了布线过程中的优化问题和挑战。

时序分析是确保集成电路正常工作的关键环节，本书详细阐述了时序分析的基本原理和方法，包括静态时序分析、动态时序分析和时序收敛等。

作者通过理论分析和实例验证，介绍了如何有效地进行时序分析和优化，以确保设计的集成电路具有良好的时序性能。

基于VLSI的数字信号处理器设计与实现

基于VLSI的数字信号处理器设计与实现数字信号处理器（DSP）是一种专门用于数字信号处理的微处理器。

与通用微处理器相比，DSP的计算速度更快，更灵活，并为解决各种信号处理问题提供了更多的功能和算法。

现在许多应用领域都离不开DSP，例如通信、音频、视频、图像、雷达和信号检测等。

因此，开发高效的DSP是非常重要的。

在本文中，我们将讨论基于VLSI技术的数字信号处理器的设计和实现。

VLSI （Very Large Scale Integration）指的是将许多晶体管和其他电子元件集成在一个芯片上的技术，以实现更高的集成度和更小的芯片面积。

1. DSP架构DSP的基本要素包括中央控制单元（CPU）、存储器、输入输出（IO）端口和数字信号处理器。

其中，CPU控制数据流经过存储器和算法处理，并通过IO端口进行数据输入和输出。

不同的DSP可能使用不同的架构，例如Harvard、Von Neumann和MIMD等。

Harvard架构将指令存储器和数据存储器分开，可以实现更高的指令执行速度。

Von Neumann架构将指令存储器和数据存储器集成在一起，可以实现更高的存储器利用率。

MIMD架构允许多个处理器执行不同的算法。

2. DSP算法DSP一般使用数字滤波器，FFT、DFT和数字滤波器等算法来处理数字信号。

滤波器是DSP的最常用算法之一，用于从信号中提取有用的信息。

数字滤波器可以是有限差分滤波器、无限脉冲响应滤波器或一般的差分方程滤波器等。

FFT和DFT用于将一个信号从时域转换为频域，并可以帮助人们更好地理解信号。

FFT是用于高效计算DFT的快速算法，使用了变址法和蝶形算法。

数字滤波器是通过数学算法模拟传统的模拟滤波器来实现的。

数字滤波器包括低通滤波器、高通滤波器、带通和带阻滤波器等，用于控制信号频率的范围。

3. DSP硬件DSP的硬件包括VLSI芯片、数字信号处理模块、中央控制器和各种IO接口等。

数字信号处理模块处理从存储器和IO模块读取的数据，然后将其传递给中央控制器。

VIPS基于视觉的页面分割算法[微软下一代搜索引擎核心分页算法]

VIPS:基于视觉的Web页面分页算法1.问题的提出目前，随着互联网的高速发展，Web已经成为这个世界上最大的信息来源。

Web 作为信息技术的载体已成为人们重要的工作、学习、生活、娱乐工具。

Web的发展给人类生活带来了巨大的方便，人们可以跨越时间和空间界限来共享大量信息。

但是如何去获取这些Web信息为我们所用则是大家面临的共同问题。

在最基本的层次上，整个Web网络就是由无数的Web页面而构成，因此如果获取了这些 Web页面就相当于获取了Web信息内容。

事实上，目前的很多Web信息获取技术都是基于这种理论。

但是把整个页面作为一个基本的信息获取单位并不是太合理，尽管用户通常会把一些相关的内容放在同一页面中，但是大多数情况下，一个页面中通常会包含不止一类的主题，比如在新浪的页面中，可能包含体育类信息，可能包含健康类信息，也可能包含广告、导航链接等信息。

这些信息分布在整个页面的不同位置。

因此，如果要更准确的获取Web信息，我们必须能够对给定的Web页面进行更进一步的语义提取。

Web页面的语义提取在很多方面都有应用。

比如，在Web信息访问中，为了克服关键字搜索所带来的局限性，许多研究者开始使用数据库技术，构建包装器将Web数据进行结构化处理。

在构建包装器的过程中，将Web文档分割为一定数目的数据块是首要的工作。

目前的工作大多数停留在使用自适应的方法上。

如果我们能够获取Web页面的语义内容结构信息，那么构建包装器的过程就非常的简单，当然语义信息也就很容易提取出来。

语义块的提取另外一个应用场合就是搜索引擎。

对于搜索引擎而言，链接分析是一个极为重要的工作。

目前，对于大部分的搜索引擎而言，链接分析算法的基本前提假设就是如果两个页面之间存在链接关系，那么这两个页面整体上肯定存在着一定的关系。

但是在大部分情况下，从页面A到页面B的链接仅仅意味着页面A的某部分与页面B的某部分之间可能存在一定的关系。

目前的很多算法比如PageRank以及HITS都是基于前面的假设。

VLSI EDA布局布线总结报告

VLSI EDA布局布线总结报告指导教师：xxxxxxxxxx组员：xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx设计内容：CFI Flash Controller一．物理设计流程物理设计的输入是电路的元件说明和网表，其输出是设计好的版图。

物理设计主要包括布图规划(floorlan)、电源规划(powerplan)、布局(Placement )、时钟树综合(clock tree)、布线(routing)、验证仿真到流片。

如图：二．存储器控制器的物理设计1.数据准备该阶段为物理设计作准备，包括时序约束文件（.sdc）、布图要求文件（.conf）、I/O文件（.io）和相应的物理库文件（.lef）、时序库文件（.lib），并输入到布图规划的工具环境中来，为其后的布局和布线做好准备。

2.写出CFI_CTRL.v文件，通过dc综合文件（综合文件如下图），生成CFI_CTRL.sdc文件:综合文件增加如下改动：# compilecompile -map_effort medium > $log_path/compile.logset current design CFI_CTRL# report timingsource $scr_path/report.tcl# insert testing# source $scr_path/dft.tclsetverilogout_no_tri trueset_fix_multiple_port_nets -buffer_constants -allchange_names -hier -rule verilogwrite -f db -hier -o $db_path/$current_design.dbwrite -f verilog -hier -o $netlist_path/$current_design.vwrite_sdc $netlist_path/$current_design.sdcwrite_sdf $netlist_path/$current_design.sdfsetmodulename CFI_CTRLread_file -f verilog "$src_path/CFI_CTRL.v $netlist_path/cfi_ctrl.v"setcurrent_design CFI_CTRLuniquifylinkcheck_design> $log_path/check_design.log#write unmapped designwrite -f db -hier -o $db_path/$modulename-no-map.dbwrite -f db -hier -o $db_path/$current_design.dbwrite -f verilog -hier -o $netlist_path/$current_design.vwrite_sdc $netlist_path/$current_design.sdcwrite_sdf $netlist_path/$current_design.sdf将生成的.sdc文件中做如下改动：3.布局规划（floorplan）：（1）I/O PAD ：I/O PAD 可以分为功能I/O PAD 和电源I/O PAD 两种。

超大规模集成电路物理设计中的数学方法

超大规模集成电路物理设计中的数学方法超大规模集成电路（VLSI）物理设计中的数学方法主要包括以下几个
方面：
1.几何设计：VLSI物理设计需要涉及到大量的几何形状，如线、多
边形、圆等。

因此，几何设计是VLSI物理设计中最基础的数学方法之一。

几何设计主要包括计算空间坐标、几何对象的交点、物体的位置和方向等。

2.模拟电路设计：VLSI中一些电路是由模拟电路组成的。

随着工艺
的不断发展，对于更高的精度和更紧凑的布局，将意味着更复杂的电路。

因此，数学方法对于支持模拟电路设计非常重要。

3.逻辑综合：逻辑综合是将一个逻辑电路转换成该电路所需的标准器
件的转换过程。

逻辑综合算法可以用来生成RTL级代码、约束条件、特定
顺序等。

4.等效振幅的计算：在VLSI设计中，传输线中不同的信号会相互干扰，因此需要计算等效振幅来消除干扰。

等效振幅可以通过数学方法计算
得到。

5.点击方案生成：VLSI设计中需要生成变量的点击方案。

这可以通
过一种数学方法来实现，从而使设计工程师在实现的过程中能够对点击方
案进行调整和优化。

总的来说，数学方法是VLSI物理设计中的基础和重要工具，它可以
协助设计师进行更有效、更可靠和更紧凑的电路设计。

VLSI物理设计中布局及有约束的布局优化

VLSI物理设计中布局及有约束的布局优化随着微电子技术的高速发展,VLSI的集成度急剧增加,特征尺寸迅速下降至深亚微米甚至纳米级,导致VLSI物理设计阶段的任务更重,难度更大。

布图规划和布局是VLSI物理设计中的早期阶段,其结果不但直接影响VLSI的整体设计质量,而且会对后续的布线设计产生决定性的影响。

因而,布图规划和布局已成为VLSI设计的关键问题之一。

本文在分析影响VLSI布图规划和布局相关因素的基础上,从布图规划及布局的表示法、布局算法中所采用的数据结构、布图规划的结构分析以及模块放置的优化方法等方面,对布局算法的优化、有约束的布图规划和布局、布线优化和标准单元模式布局等问题作了一些探索性研究,主要工作和取得的成果概括如下:1.在布局算法上,详细研究了布局算法中所采用的辅助数据结构和模块放置方法对算法运行效率的影响,提出了角轮廓结构(Corner-Contour)数据结构,证明其从左至右阶梯下降的重要特性,并结合O-tree和Single-Sequence(简称SS)表示法编码各自的特性,简化并优化了基于这两种表示法的布局算法;提出凹轮廓(Concave- Contour)数据结构,并用其实现有固定外框约束的布局;在布局算法中考虑矩形外框对布局的影响,以矩形外框对角线为准线引导模块放置,加快了布局算法的收敛;利用边界约束条件,在不执行模块放置程序的条件下快速评价布局编码,以缩小搜索范围,加快布局算法的收敛。

2.在有约束的布局方面,详细研究了SS表示法的编码特性,提出并证明了基于该表示法的边界约束的充要条件,给出了边界约束条件的数字串表达式并用算法实现。

对SS表示法边界约束条件的研究进一步完善了这种新式表示法。

3.在布线优化方面,详细研究了SS表示法与对应布图规划之间的关系,提出基于该表示法的边界约束对布图规划进行分层结构分析、通过引导模块放置以优化布线结构的方法,不但使SS编码对应的布图规划图形结构更加清晰,而且实现了布局对布线的指导作用和基于布线优化的布局;基于B*-tree编码,用插入虚拟模块的方法实现了紧致型布局中任意模块对的连通,解决了布线中局部模块布通性的问题。

分数像素运动估计的VLSI结构设计

分数像素运动估计的VLSI结构设计分数像素运动估计（Fractional Pixel Motion Estimation，FPME）是一种用于视频编码中的运动估计技术，可以提高视频编码的性能。

在FPME中，运动矢量可以以分数像素的形式表示，从而能够更准确地估计目标的运动。

设计一个针对FPME的VLSI结构需要考虑以下方面：算法设计、架构设计、数据通路设计和寄存器传输级设计。

首先，算法设计是FPMEVLSI结构设计的基础。

FPME算法主要包括算法和插值算法。

算法用于找到当前帧与参考帧之间的最佳运动矢量，插值算法用于基于像素级的插值来估计运动矢量的分数像素。

在算法设计时，需要根据给定的视频编码标准选择合适的算法和插值算法，并将其转化为硬件电路的形式。

第二，架构设计是指将算法转化为硬件电路的方式。

FPME的架构设计需要考虑计算单位的划分、数据传输、并行度和存储等因素。

计算单位的划分是将算法划分为不同的模块，以便于设计和实现。

数据传输是指将数据从一个模块传输到另一个模块的方法。

并行度是指同时处理多个像素的能力，可以减少运行时间和功耗。

存储是指运动矢量和像素数据的存储方式，可以使用片内存储器或片外存储器。

第三，数据通路设计是FPMEVLSI结构设计的关键。

数据通路包括数据的输入输出、寄存器的引入和计算单元的连接等。

输入和输出数据的缓存通过引入寄存器来实现，以实现数据的流水线传输。

计算单元之间的连接可以通过总线、交叉开关网络或片上高速通信通道来实现。

最后，寄存器传输级设计是指将数据传输和控制信号转化为一系列寄存器传输操作的方法。

寄存器传输级设计可以通过状态机控制、时钟推移和数据选择等技术来实现。

在设计过程中，需要考虑时序逻辑、时钟分配和延迟等方面。

总结来说，设计一个针对FPME的VLSI结构需要考虑算法设计、架构设计、数据通路设计和寄存器传输级设计等方面。

这些设计决策将直接影响VLSI结构的性能和功耗。

因此，在设计过程中需要综合考虑优化目标，并根据具体应用需求进行权衡和取舍。

基于H264AVC视频解码器的VLSI设计与研究

4.学位论文郭炜AVS高清视频解码器优化设计与实现2008
AVS(Advanced Video System)是基于我国创新技术和部分公开技术的自主标准,该标准实现了编码增益、运算复杂度与当前VLSI设计技术和制造工艺之间比较好的平衡。为了达到良好的编码增益,一些由于实现复杂度太高而在过去的标准中不予考虑的工具在AVS新标准中被大量采用。在实现代价可以接受的前提下,编码效率较MPEG-2标准提高了2-3倍,与H.264/AVC相当,且技术方案简洁,达到了第二代标准的最高水平,是目前图像通信研究领域的热点问题之一。 AVS视频解码芯片实现复杂度较H.264/AVC低,但其运算复杂度也略为增加,再加上实际应用环境中实时运算的限制,它对硬件实现提出了巨大的挑战。其中系统流水线设计和存储器接口工作效率历来是影响视频解码系统性能的两个主要因素。为了使AVS标清视频解码器实现实时高清解码,本文首先分析了AVS标清视频解码器的设计和性能,确立了两个重点改进方向,“优化现有流水策略以减少解码时间”和“提高存储器控制模块读写效率以满足实时高清解码的带宽需求”。为了优化现有的流水策略,本文在对AVS标清视频解码器流水策略进行详细分析的基础上,提出了三级宏块流水、两级块流水高效改进流水策略。与原流水线的设计相比,新流水线设计通过有效的控制机制,减少了存储头信息的开销,在提高系统解码速度的同时并未显著增加硬件资源的占用。为了提高存储器控制模块读写效率,本文提出了更优设计的帧图像存储方法和多请求仲裁机制,改进了标清存储器控制模块设计,从而使存储器控制模块的读写效率满足了高清解码的要求。
.该环路滤波器可用于AVS高清实时解码器芯片中.
5.期刊论文叶波.秦东.章倩苓.Ye Bo.Qin Dong.Zhang Qianling适用于MPEG2标准的逆量化器的VLSI设计-半导

VLSI布局问题的神经网络优化设计方法

VLSI布局问题的神经网络优化设计方法
杨建宁;王元奎;赵文兵
【期刊名称】《江苏大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2003(024)004
【摘要】针对集成电路设计自动化过程中电路单元布局的优化问题,以一维逻辑门布局设计为例,研究利用神经网络特点,采用霍普菲尔德神经网络模型,构造出能量函数,通过模拟退火算法寻求全局最优极值,达到连接各个门之间所必须的连线总长为最短的排列,提高布局设计的优化程度的方法.文中阐述了布局优化问题中的换位矩阵及其神经网络的映射关系、目标函数的选取、动力学方程求解方法,模拟退火算法优化设计方法的主程序,并且与参考文献使用的布局方法的结果进行比较,证明神经网络优化设计方法的优点和可行性.
【总页数】4页(P65-68)
【作者】杨建宁;王元奎;赵文兵
【作者单位】江苏大学电气信息工程学院,江苏,镇江,212013;江苏大学电气信息工程学院,江苏,镇江,212013;江苏大学电气信息工程学院,江苏,镇江,212013
【正文语种】中文
【中图分类】TP273
【相关文献】
1.求解VLSI布局问题的启发式算法 [J], 陈矛;黄文奇
2.VLSI标准单元布局问题的增强型混合遗传模拟退火算法 [J], 陈雄峰;吴景岚;朱
文兴
3.VLSI标准单元阵列布局问题的一个高效遗传算法 [J], 陈雄峰;吴景岚;朱文兴
4.混合模拟退火算法解决VLSI布局问题 [J], 徐宁;杨程
5.一种解决VLSI布局问题的文化基因算法 [J], 张亚娟;刘寒冰;靳宗信
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一种基于多级聚类的VLSI电路划分算法

一种基于多级聚类的VLSI电路划分算法陈家瑞【摘要】超大规模集成电路(VLSI)划分问题,属于NP-难问题.结合了贪心随机自适应搜索过程(GRASP)和多级聚类方法的思想,提出了一种基于多级聚类的电路划分算法.算法采用贪心随机自适应的思想改进了多级划分方法中重边粗化聚类(HEM)方法.通过对ISPD98的18个标准测试样例的测试结果表明,该方法与著名的划分工具hMetis相比,划分质量有一定的提高,最多可以改进3%左右.【期刊名称】《佳木斯大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2017(035)006【总页数】4页(P914-917)【关键词】VLSI;电路划分;多级聚类;GRASP【作者】陈家瑞【作者单位】福州大学数学与计算机科学学院,福建福州 350116【正文语种】中文【中图分类】TP391电路划分是把电路划分为若干个子电路，以降低VLSI设计的复杂性。

高质量的电路划分可以减小芯片间的互连时延。

一般电路划分要求各子电路的规模大致平衡，划分目标是最小化被切割的线网数。

电路可表示为超图模型，对应的是超图划分问题，属于NP-难问题[1～2]。

划分方法主要分为基于移动的迭代改进方法、计算智能方法、多级划分方法等。

基于移动的迭代改进算法的基础是FM算法[3]，求解超大规模问题时，容易陷入局部最优[1]。

文献[4]对基于FM算法提出新的迭代改进算法。

计算智能方法在划分中的应用，主要有禁忌搜索算法[5]等。

近年来，随着集成电路规模越来越大，基于多级聚类的划分方法[1,6,7]受到了人们的广泛关注。

这种方法主要由三个阶段构成：粗化阶段，初始划分阶段，细化阶段。

其中，粗化阶段不断将一些顶点收缩，从而产生一系列规模越来越小的超图。

粗化算法主要采用重边粗化(HEM)[7]。

虽然目前的hMetis[1]可以提供较高质量的划分，但是随着工业界对电路性能要求的不断提高，寻求质量更高的划分仍具有重要的意义。

把GRASP算法[8]和多级聚类划分方法思想结合，旨在提高多级聚类划分方法的划分质量。

dsc编解码器的vlsi设计

摘要随着超高清显示技术的日益成熟，人们已经渐渐不能满足720p等视频分辨率的显示效果，超大分辨率的显示器愈加普及。

但是，高清显示器对应的配套技术还并不完善，数据量巨大的显示流要求效果更佳的压缩手段、更高速的传输途径、更高性能的显示接口和更巨大的缓存空间，这就导致配套设备成本的急剧增加。

为了解决这些问题，视频电子设备标准协会（VESA）提出了显示流压缩算法（DSC）。

DSC算法不影响图像视觉感受，算法复杂度小，适合硬件加速，达到降低带宽压力的目的。

因此，在传输接口中增加DSC硬件结构是非常有必要的。

本文深入研究DSC算法，实现编解码器硬件IP的设计。

为提高硬件性能，提出两级并行流水结构，降低面积开销，提高运算速度；设计编解码器复用结构，实现编解码芯片一体化，减少芯片面积的不必要浪费；针对硬件设计进行适应性算法优化，提高硬件设计的合理性，同时保证了图像编码质量；基于“虚拟存储器”，设计传输可配置结构，并理论推导存储深度，增加错误自检信号，保证视频传输的正确性；支持1080P和两种4K分辨率图像的2:1，3:1和4:1压缩显示，并兼容14种格式的HDMI显示协议，24位真彩色图像最高传输频率达到600M；增加传输抗干扰设计，保证帧与帧之间传输独立，有效防止信号噪声导致显示混乱的扩散。

本文针对分析优化后的DSC算法，进行两级并行的编解码复用结构设计，用Verilog HDL语言进行RTL级建模并仿真；搭建验证平台，将复用结构分别配置成编码和解码串联起来，利用“黄金模型对比法”进行了充分的功能验证；利用FPGA进行软硬件协同验证，可以实现每秒钟处理60帧1080p图像；利用55nm工艺对ASIC设计进行逻辑综合，分析DSC编解码器的时序、面积和功耗，最高时钟频率可达595.2MHz，可每秒钟处理60帧4K图像。

关键词：DSC；4K分辨率；两级流水；编解码复用；FPGA 验证AbstractWith the developing of ultra-high-definition display technology, people are increasingly unable to meet low resolution, like 720p, compared with high defination display. However, the technology corresponding to high-definition display is not perfect, a large amount of bitstream data flow requires better compression method, high-speed transmission path, high-performance display interface and a huge cache space, which lead to the sharp increase in equipment costs. In response to this problem, the Video Electronics Standards Association (VESA) proposes a Display Stream Compression standard(DSC), which can decrease the amount of high-resolution display bitstream to relieve the interface pressure. Therefore, it is necessary to use DSC display compression hardware system between display interface in future.In this paper, we study the DSC algorithm and realize the design of hardware. In order to improve the hardware performance, we proposed two-level parallel flow structure, which reduce the area overhead and improve the speed of operation. We design codec multiplexing structure to reduce the chip area. We also adaptive algorithm to ensure image quality. Based on the "virtual memory", we design the transmission configurable structure and use the self-test signal to reduce errors. Our structure supports 1080p and 4K resolution images of 2: 1, 3: 1 and 4: 1 compression display. Also, it can support 14 kinds of HDMI display protocol. We also increase transmission anti-jamming design to ensure the transmission independence between frames.We analyze and optimize the DSC algorithm. The two-level parallel codec structure is modeled and simulated in Verilog HDL. Two codec multiplexed structures are configured in code and decode separately to build the verification platform. Using the "golden model comparison method", the platform process verificated in different resolution. Finally, the logic of the design is analized in timing, area and power consumption. The implementations are able to process 60 frames per second for 1080p sequences for FPGA and 60 frames per second for 4K sequences for ASIC.Keywords:Display Stream Compression, 4K resolution, pipeline structure, codec optimization,FPGA verification目录摘要 (I)ABSTRACT (II)第1章绪论 (1)1.1课题背景与研究意义 (1)1.1.1 带宽需求及功耗 (2)1.1.2 实时性及计算复杂度 (2)1.2国内外研究现状 (3)1.3本文主要研究内容 (5)第2章DSC算法分析与优化 (7)2.1算法介绍 (7)2.2算法过程分析及优化 (10)2.2.1 预测 (10)2.2.2历史像素索引 (13)2.2.3 P模式选择和ICH模式选择 (14)2.2.4 量化与重构 (15)2.2.5 熵编码和熵解码 (15)2.2.6码率控制（RC）与flatness (16)2.2.7 码流组织multiplex (16)2.3本章小结 (17)第3章DSC编解码单元硬件结构设计 (18)3.1硬件结构总体设计 (18)3.1.1模块划分与周期预估 (18)3.1.2两级并行流水结构 (20)3.1.3 编解码器复用结构 (22)3.2各模块的设计与实现 (25)3.2.1 总体控制模块 (25)3.2.2 预测模块 (28)3.2.3 ICH与ICH_Updata (30)3.2.4 模式选则 (32)3.2.5 量化与重构 (33)3.2.6 熵编码VLC与熵解码VLD (33)3.2.7 Flatness (35)3.2.8 码率控制（RC） (36)3.3两级结构周期安排 (37)3.4本章小结 (38)第4章传输单元硬件结构设计 (39)4.1传输过程分析 (39)4.2M UTIPLEX模块硬件结构设计 (40)4.2.1 substream_multiplex (40)4.2.2 slice_multiplex (41)4.3D EMULTIPLEX模块和重构图像输出模块硬件结构设计 (43)4.3.1 slice_demultiplex (43)4.3.2 substream_demultiplex (43)4.3.3 重构图像输出模块 (44)4.4系统时钟的设定 (45)4.5虚拟存储器 (47)4.5.1 initial_enc_delay的计算 (47)4.5.2 rate_buffer深度的计算 (49)4.5.3 initial_dec_delay的计算 (49)4.6本章小结 (50)第5章功能验证与性能评估 (51)5.15.2 验证目标 (51)5.2.1 分辨率兼容与压缩比兼容 (51)5.2.2 多帧率兼容与可配置 (52)5.3 功能性验证 (54)5.3.1 代码覆盖率 (54)5.3.2自洽性 (54)5.3.3 功能完整性 (55)5.3.4 可靠性 (58)5.4 性能分析 (59)5.5 基于FPGA的硬件搭建 (60)5.6本章小结 (62)结论 (63)参考文献 (64)攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果 (68) (69)致谢 (70)第1章绪论1.1 课题背景与研究意义随着高清显示技术逐渐普及到人们的生活当中，2K及4K甚至更高的分辨率的视频图像被广泛应用于显示器领域。

模拟退火算法的应用

模拟退火算法的应用模拟退火算法是一种基于物理退火过程的随机搜索算法，广泛应用于解决各种优化问题。

它的灵感来源于固体退火的过程，通过模拟退火的方法，使粒子从高能态逐渐趋于低能态，从而找到问题的全局最优解或接近最优解。

模拟退火算法最早由Metropolis等人在1953年提出，最初是用于模拟固体的退火过程。

后来，Kirkpatrick等人将其引入到组合优化问题的求解中，并取得了很好的效果。

模拟退火算法的核心思想是通过接受劣解的概率来避免陷入局部最优解，从而在解空间中进行全局搜索。

模拟退火算法的应用非常广泛，以下将介绍几个典型的应用领域。

1. 旅行商问题（TSP）：旅行商问题是一个经典的组合优化问题，要求在给定的一系列城市之间找到最短的回路，使得每个城市只访问一次。

模拟退火算法可以通过随机生成不同的路径，并根据路径长度和温度来决定是否接受更差的解。

通过不断降低温度，模拟退火算法可以逐步收敛到最优解。

2. 排课问题：排课问题是学校、大学等教育机构面临的一个常见问题，要求在给定的限制条件下，合理安排学生的课程安排。

模拟退火算法可以将每个时间段作为一个解空间，通过随机生成不同的课程安排，并根据限制条件和目标函数来评估解的质量。

通过不断降低温度，模拟退火算法可以找到一个比较优的排课方案。

3. VLSI布局问题：VLSI布局问题是在集成电路设计中经常遇到的一个问题，要求在给定的芯片上合理安排电路元件的位置。

模拟退火算法可以将每个元件的位置作为一个解空间，通过随机生成不同的布局，并根据约束条件和目标函数来评估解的质量。

通过不断降低温度，模拟退火算法可以找到一个比较优的元件布局方案。

4. 机器学习中的参数优化：在机器学习中，往往需要通过调整参数来优化模型的性能。

模拟退火算法可以将参数空间作为一个解空间，通过随机生成不同的参数组合，并根据模型的性能指标来评估解的质量。

通过不断降低温度，模拟退火算法可以找到一个比较优的参数组合，从而优化机器学习模型的性能。

一种有效的VLSI布图规划算法

方法不仅目标函数难以确定，且它的染色体编码而只确定了布图的顺序，需要一个复杂的确定模块还
２ＶＬＩＳ布图规划问题的描述
ＶＬＩ布图规划需要处理的是一个由模块或单Ｓ元组成的集合Ａ＝｛，Ｍ。Ｍ－，）－Ｍ。其中模块Ｍ可用一个三元组（ｎ）．来描述㈣表示模块Ｍ的面积．ｎ是模块Ｍ宽长比的最小值．是模块Ｍ的宽长比的最大值。如果用．ｈ分别表示模块Ｍ和的宽和长，：则
布图规划是一个非常复杂的组合优化问胚．它的一些子问题，二维平面填充问题．如已经证明是ＮＰ完全问题［。随着规模的增大，划问胚的解空１］规
间将以指数增长。因此，用Ｊ采殖机优化算法无疑是解决这类问题的一个很好的选择。近年来不少人０ｊ研究了基于遗传算法的布图规划方法。然而为了降低问题的复杂性，些方法都把模块的位置和形状分这开处理。因此．最终结果并不理想。如，例文献Ｅ３２的
以得到芯片面积和连线长度最优化的布图规划结
ｎ≤ ．．／≤ ＾
（）１
显然．对于硬模块，由于它的宽长比是固定的，以所
ｒ — ｔＪ。
模块之间的互连关系由网表给出，般用一个一ｋ行＾列矩阵 Ⅳ＝ｌｘ来表示。其中ｎ表示模块ｉ模块Ｊ间的互连线数或连线的权重。之

vlsi论文

随着VLSI集成度和时钟频率的不断提高,原来需要用多块IC搭成PCB板方式实现的功能现在可以在一块芯片上完成,电路尺寸减小了，可靠性也提高了,但电路的功耗问题显得越来越突出。

数字系统的功耗决定发热损耗和电池寿命，功耗的降低能够延长电池寿命、减小尺寸等。

有时可能因为电路某些部分功耗过大引起温度过高而导致系统工作不稳定或失效。

功耗过大也会对封装带来很大的困难。

例如:高功耗导致了高的工作温度高的工作温度使各种轻徽物理缺陷所造成的故障显出来，如桥接故障。

高的工作温度使连线电阻变大，使线延时增加，时延故障变得严重起来。

同时温度的提高，使漏电流增加，降低工作电压，使门延时增加，同样使时延故障变得严重起来。

由于CMOS逻辑电路具有可高度集成、低功耗、输入电流小、连接方便等特性，因此, 功耗已经逐渐成为VLSI 设计时首要考虑的因素。

一、CMOS电路功耗来源CMOS电路中有两种主要的功耗来源: 动态功耗和静态功耗。

动态功耗包括负载电容的功耗( 称为开关功耗)和短路电流引起的功耗( 称为短路功耗) ；如图1静态功耗主要是由漏电流引起的漏电功耗。

开关功耗当反相器的输入为理想阶跃波时, 对纯电容负载C eff充放电所消耗的功耗为开关功耗。

其公式为P D = C eff V dd2f (1)其中, f 为时钟频率, C eff为有效开关电容, 它不仅依靠电路结构, 而且依靠系统的输入类型, V dd为供应电压, 也是CMOS 电路的逻辑摆幅。

短路功耗当反相器输入为非理想阶跃波时, 在输入波上升沿或者下降沿瞬间, 存在PMOS器件和NMOS 器件同时导通的区域, 由此引起的功耗称为短路功耗。

其公式为PS = V dd I static ( 2)其中, Vdd 为供应电压, I static为短路电流。

静态功耗从理论上讲, CMOS 电路在稳定状态下没有从电源到地的直接路径, 所以没有静态功耗。

然而, 在实际情况下, 扩散器和衬底之间的PN 结上总存在反向漏电流, 该漏电流与扩散结点浓度和面积有关, 从而造成一定的漏电功耗,也就是静态功耗。

VLSI自动布局布线(APR)设计

VLSI自动布局布线(APR)设计实验教材大规模集成电路设计教学实验室前言在电子技术高速发展的今天，电子产品的应用领域日益广泛，小巧灵活的集成电路芯片以其体积小、成本低等特点普遍受到商家和消费者的宠爱，而这也给芯片设计者提出了更高的要求。

客户们希望IC芯片的功耗更低、速度更快、体积更小、性能更稳定、价格更便宜，更重要的是开发周期更短。

在微电子工艺技术不断推陈出新的同时，IC芯片的复杂程度也随之增加。

目前一些先进的处理器芯片已达到了8层金属立体布线，最小线宽也达到了深亚微米以下，可以说如果用手工布线的方式完成这么复杂的芯片几乎是不可能的。

另外，有许多工艺线厂家都提供经过验证的IP核和标准单元库，作为设计者没有必要每一个模块都亲历亲为，直接选用适当的IP来搭建自己的设计可以大大的缩短芯片面世的时间。

现在有许多EDA软件公司都开发了相应的EDA软件，借助快速的算法、简洁的操作来辅助IC设计师完成设计中繁重复杂的工作。

一个项目的成功与否与设计者对EDA软件的熟悉程度息息相关。

本书结合EDA软件的使用，讲述数字IC项目从设计到流片的整个过程，力求学员通过对本书的学习能够对数字IC设计的项目流程有一个清晰的认识、掌握一些常用EDA软件的使用方法。

鉴于作者的水平，书中若有不妥之处，请广大读者批评指正。

目录第一章Sun Solaris操作系统的基本操作以及EDA软件Cadence 的基本结构1.1 硬件平台Sun工作站系统 (4)1.1.1 工作站登陆 (5)1.1.2 Solaris系统常用命令 (5)1.2 Cadence EDA产品简介 (7)第二章TOP-DOWN设计流程 (9)第三章 RTL级硬件描述语言源程序的Ambit综合 (12)3.1Ambit启动和文件输入 (12)3.2时序约束 (14)3.3 层次化与设计优化 (16)第四章数字系统的自动布局布线流程 (18)4.1 SE环境启动及文件输入 (18)4.2 整体布局 (21)4.3 电源、地的布线 (24)4.4 单元放置 (25)4.5 布线 (27)附录实验报告模板 (30)第一章Sun Solaris操作系统的基本操作以及EDA软件Cadence的基本结构随着集成电子技术的发展，数字系统的设计朝着容量大、功能强、体积小、重量轻的方向发展，在TOP-DOWN的设计流程里，除了系统的行为描述外，其余设计几乎都可以在人为控制下由EDA软件自动完成，从而大大的缩短系统的设计周期，提高竞争力。