Technology Mapping. Librerie di celle

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1 Tehnology Mpping lusso i progetto Algoritmo Sintesi lto livello RTL Ottimizzzione logi Inipenente ll tenologi : stime pprossimte i osti e ritri Rete logi (teh. inepenent) Tehnology mpping Rete logi (teh. epenent) Tehnology Mpping Lirerie i elle Mpp un rete logi ottimizzt su un lireri i elle Crtterizzzione ell lireri funzione imensioni elle elle prestzioni Restrizioni fn-in fn-out Oiettivi ely re power testility Prolem omputzionlmente omplesso Cell AOI33 - re ely power 0.08 L elemento se elle tenologi CMOS è il trnsistore e non il gte e quini si possono relizzre reti molto più omplesse i quelle orrisponenti un gte Custom ell le funzioni sono sintetizzte seon el isogno utilizzno iversi tipi i tenologie (omplementre, omino, CVSL, PTL CMOS) Stnr ell lireri fiss i funzioni utilizzili ove servno Gte rrys popolzione fiss e preefinit i gte e tipi i gte il progetto eve essere inserito in tli gte PGA lohi funzionli progrmmili ( esempio tutte le funzioni i 4 vr.)

2 Sintesi i elle ustom In teori si potree relizzre un loo CMOS per qulsisi funzione interessnte l ell risultnte potree essere piuttosto lent - es. 20-input NAND gte il prolem è evitile limitno le imensioni elle funzioni urnte il proesso i sintesi ABCDE => (ABC)(DE) limiti sul fn-in e fn-out elle funzioni A+B+C+D => (A+B)+(C+D) Possiilità i sfruttre ppieno imensionmenti elettrii imensionmento ei trnsistori per soisfre le speifihe sulle temporizzzioni (logil effort) veloizzzione ei mmini più lunghi el iruito regole speifihe per il tipo i tenologi utilizzt Lireri i elle stnr NOT, NAND 2-4, NOR 2-4 AOI gtes:(+), (+). OAI gtes: ((+)), ((+)(+)). EXOR, EXNOR MPX, HA, A elementi i memori per ogni funzione i sono vri imensionmenti per soisfre le speifihe timing Mthing sto sulle regole (IBM) Grph Covering Appli ll rete un serie i trsformzioni ste su regole he oifino le pità e le restrizioni ell lireri trsformzioni he migliorno re, ely, power, et. Prolemi le regole non grntisono i trovre un ottimo Rppresentzione elle equzioni logihe irete yli grph (DAG)» 2-input NAND e invertitori» l rppresentzione non è uni Rppresentzione elle elle i lireri utilizzo i DAG» 2-input NAND e invertitori» tutte le possiili rppresentzioni i un ell» ~N! possiilità (N = numero i ingressi) osto i un ell (re, ely, power) NAND NOT =

3 Grph Covering Esempio Algoritmo opertur i osto minimo elle equzioni el iruito (DAG) on i DAG he esrivono le equzioni elle porte logihe ell lireri NP-ompleto prolem simile ll generzione i oie i un ompiltore Approi rier prtire i primry inputs rier prtire i primry outputs tentre prim on i DAGs elle elle più grni» re riott» prolemi i prestzioni isogn evitre i minimi loli = Esempio elle possiilità per l opertur i un rete meinte omponenti i lireri Lireri INVERTER A=2 Rppresentzione lero (noni) Rete oiettivo NAND2 A=3 NAND3 A=4 NAND4 A=5 AOI21 A=4 AOI22 A=5

4 Copertur trivile Primo tenttivo Costo 7*NAND2+5*INV=21+10=31 Costo NAND2+2*INV+NAND3+NAND4= =19 Seono tenttivo Tree pttern mthing Costo Il grph overing può vere ei osti esponenzili Si utilizzno llor egli euristii he grntisono un mggior effiienz omputzionle Chirmente, nno luogo soluzioni przilmente ottimli Se tutti i grfi (si ell rete i prtenz) he elle elle sono leri, si può trovre un soluzione ottim (per l lero) NAND2+INV+2*NAND3+AOI121= =17

5 ormulzione el prolem Rppresentzione ell rete in form normle sujet DAG Rppresentzione i isun gte ell lireri in form normle primitive DAG Cisun DAG h un osto Oiettivo: trovre un opertur i osto minimo orm normle: rete i NAND 2 ingressi e invertitori Per form normle, si intene un eomposizione NAND e invertitori on gli leri orientti verso sinistr (il primo ingresso vee il minimo numero i livelli logii) (o vievers) Copertur ottimle i leri L opertur i un rete lero è ottim se onsiste nell migliore opertur per l rie ell lero e nelle operture ottime ei sottoleri he prtono gli ingressi ell opertur ell rie Questo onsente i utilizzre tenihe i ynmi progrmming Tree Pttern Mthing n-out splitting Prtizion il grfo iretto ilio el iruito in un lero split ei noi i fn-out solmente le usite possono essere rii egli leri l ivisione viene ftt inrementlmente urnte l rier nell lero e si ferm quno si trovno noi già mppti Algoritmo er il mpping ottimle per l usit ell lero utilizz un lgoritmo i onfronto reursivo per verifire l orrisponenz fr gli leri» er un mthing per l usit» er un mpping ottimle per le isun sottolero he prte gli ingressi elle ell già mppt» osto = ell (output) più il osto elle elle i ingresso ttrversmento top-own per registrre le elle già mppte tempo esponenzile DAG orest of trees

6 Tree Pttern Mthing Tree Pttern Mthing OptimlTree(tree) { minost = IN; for ll ells if (ell mthes t tree.root) { ost = ell.ost; for ll ell inputs ost += OptimlTree(ell.input[i]); if (ost < minost) { ost = = 18 minost = ost; keep tree mpping; } } return(minost); } Iniett oppie i invertitori lle usite ei gte ument il numero i possiili mth Esempio for eh output { outputost = OptimlTree(output); sn top-own to get ell mpping; } ost = 4+4 = 8 senz invertitori on gli invertitori Crtteristihe ell lgoritmo Si trtt i un lgoritmo veloe Un ell può vere iversi tipi i lero he l rppresentno Può perere elle sottoespressioni omuni 4, 2-input AND osto: 24 trnsistor 2, 3-input AND ost: 16 trnsistor Grph Pttern Mthing Il mth vviene on sottogrfi e non on leri evit i eomporre il iruito in foreste i leri mth on più tipi i gte» XOR, MUX» multiple-output gtes Algoritmo per ogni noo el iruito, trov tutti i sottogrfi he orrisponono l grfo i un ell» O(C*N) (C è il numero i noi el iruito, N numero i elle nell lireri) opertur el grfo el iruito on grfi i minimo osto elle elle» mtrie on un rig per ogni noo el iruito e un olonn per ogni ell: vlore 1 se l ell orrispone l noo e 0 ltrimenti» si er il mssimo insieme i righe inipenenti (le elle non si evono sovrpporre) he si i osto minimo meinte un strtegi i rnh n oun

7 Grph Mthing Algorithm Copertur i minimo osto i un grfo oolen CellMth(x, y) if (y.gtetype!= x.gtetype) return(0); i = y.firsthil; j = x.firsthil; while (i!= NULL && j!= NULL) if (!CellMth(i,j)) return(0); i = y.nexthil; j = x.nexthil; if (j == NULL) return(1); else return(0); for eh noe i in iruit grph for eh ell j in lirry grphs if (CellMth(i,j)) mth[i][j] = 1 fin lest-ost mximum set of inepenent rows in mth rry XOR ell e Ciruito f 1 mth elle i lireri XOR2 INV NOR2 NAND2 Cost e f soluzione inizile:,,,, e,f oun = = 26 soluzione i minor osto:,, osto = = 20 NOR2 => XOR2 => INV => Lyout-Driven Mpping PGA Tehnology Mpping Oiettivo minimizzre l re el hip gli pproi preenti ignorvno le interonnessioni fr le elle esempio - fn-in e fn-out grni» minimizz l re elle elle» impli molte interonnessioni Soluzione stim gli effetti el ple e route urnte il mpping» stime semplii e veloi Blohi logii progrmmiili multiplexor-se (Atel) lookup tle (Xilinx) Prolem un lookup tle i K ingressi implement 2 2K possiili funzioni K = 5 (vlore tipio) il numero i elle i lireri onsierre risulteree non prtio Soluzioni in pking OBDD mthing.

8 PGAs Bin pking Xilinx RAM onfigurle logi loks (CLB) RAM progrmmle wiring 2 funzioni i 4 vriili 1 funzione i 5 vriili Atel elementi logii onfigurili fusiili interonnessioni progrmmili fusiili tutte le funzioni i 2 e 3 vriili lune funzioni i 4 vriili CLB E un prolem i ottimizzzione en noto Dti n oggetti, isuno on l su imensione i e ei ontenitori isuno ei quli può ontenere un imensione k, si trtt i eterminre il numero i ontenitori neessri ontenere tutti gli oggetti Bin Pking Esempi Si ve ogni loo logio onfigurile ome un in le equzioni ei noi vengono onsierte ome somme i prootti er i inserire i prootti nel minor numero possiile i sffli inserise il termine somm in uno o più CLB he lo possno ontenere Algoritmo NP-ompleto euristio» orin i termini prootti in orine i imensione (numero i letterli) eresente» li inserise nel primo CLB in ui è spzio suffiiente» O(N log N) m risultti peggiori el 22% rispetto ll ottimo Utilizzo el tehnology mpping in SIS Lirerie tenologihe Il omno mp Il ompromesso fr re e ritro Possiili esperienze relizzre

9 Tehnology mpping in SIS Lireri All interno i SIS si trovno iversi omni utilizzre per il tehnology mpping Questi omni vengono eseguiti un volt he: si stt lett un lireri si stt eseguit un ottimizzzione tehnology inepenent ell rete multilivello Gli lgoritmi i tehnology mpping onsentono i ottimizzre o l re o il ritro Le lirerie utilizzte nell sintesi i iruiti sti su stnr ell sono ostituite elle rtterizzte : funzione logi ie onengono re pità i ingresso prmetri per il lolo el ritro i propgzione Le lirerie ontengono si elle omintorie he sequenzili (lth, flip-flop) Le lirerie ommerili possono ontenere prehie eine i omponenti Lirerie nel linguggio lif ormto per l esrizione i elle omintorie GATE <ell_nme < ell_nme> > <ell_re< ell_re> > <ell_logi_funtion> <pin_info pin_info> <pin_info pin_info>:==< >:==<pin_nme pin_nme> > <phse< phse> > <input_lo< input_lo> <mx_lo mx_lo> > <rise_ely< rise_ely> > <rise_fn_out_ely> <fll_ely fll_ely> > <fll_fn_out_ely> ely=r/f ely +r/f ely.fn_out Esempio (mn.genli) GATE inv1 1 O=!; PIN * INV #GATE inv2 2 O=!; PIN * INV #GATE inv3 3 O=!; PIN * INV #GATE inv4 4 O=!; PIN * INV GATE nn2 2 O=!(*); PIN * INV GATE nn3 3 O=!(**); PIN * INV GATE nn4 4 O=!(***); PIN * INV GATE nor2 2 O=!(+); PIN * INV GATE nor3 3 O=!(++); PIN * INV GATE nor4 4 O=!(+++); PIN * INV #GATE n2 3 O=*; PIN * NONINV #GATE or2 3 O=+; PIN * NONINV GATE xor 5 O=*!+!*; PIN * UNKNOWN GATE xor 5 O=!(*+!*!); PIN * UNKNOWN GATE xnor 5 O=*+!*!; PIN * UNKNOWN GATE xnor 5 O=!(!*+*!); PIN * UNKNOWN GATE oi21 3 O=!(*+); PIN * INV GATE oi22 4 O=!(*+*); PIN * INV GATE oi21 3 O=!((+)*); PIN * INV GATE oi22 4 O=!((+)*(+));PIN * INV GATE zero 0 O=CONST0; GATE one 0 O=CONST1;

10 Comni per il mpping Suggerimenti per possiili prove SIS mette isposizione il omno mp per il tehnology mpping Per ottimizzre l re: mp m 0 Per ottimizzre il ritro: mp n 1 AG Per vere elle sttistihe sui risultti el tehnology mpping: print_mp_stts Per stmpre il file lif on l netlist mppt: write_lif s n <nome file> Utilizzo i srit.rugge e sript.oolen seguito mp m 0 per un insieme i enhmrk ll insieme LGSynth89 si rppresenti su un grfio l relzione fr il osto ell rete tehnology inepenent (numero i letterli) e l re ell rete mppt si ripet l stess operzione per sript.oolen si etermini se l relzione è monoton Per ogni enhmrk si usi lo sript sript.ely e mp n 1 AG per ottenere un versione ottimizzt l punto i vist ei ritri Si ppresenti in un grfio l relzione fr re e ritro per le vrie implementzioni ei enhmrk