1 / 20

Fizičko projektiranje VLSI sklopova

Fizičko projektiranje VLSI sklopova. FER zimski semestar šk. g. 2008./09. Predavač: Julijana Divković Pukšec e-mail: julija@zemris.fer.hr. Stilovi projektiranja. Zahtjevi VLSI sklopa. Svojstva. Veličina. Cijena. “Market time”. Stilovi projektiranja. Full custom. Standardne ćelije.

derica
Download Presentation

Fizičko projektiranje VLSI sklopova

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Fizičko projektiranje VLSI sklopova FER zimski semestar šk. g. 2008./09. Predavač: Julijana Divković Pukšec e-mail: julija@zemris.fer.hr J. Divković Pukšec, Fizičko projektiranje VLSI sklopova, FER, šk.g. 2008/09.

  2. Stilovi projektiranja Zahtjevi VLSI sklopa Svojstva Veličina Cijena “Market time” Stilovi projektiranja Full custom Standardne ćelije Gate Array FPGA Cijena, Fleksibilnost, Svojstva Kako bi se proces projektiranja sklopa što više ubrzao, koriste se određeni geometrijski rasporedi. Opća podjela bila bi na: 1.Full custom – sklopovi po narudžbi 2. Semi custom (Standardne ćelije, Gate Array, FPGA) J. Divković Pukšec, Fizičko projektiranje VLSI sklopova, FER, šk.g. 2008/09.

  3. Full custom Različiti blokovi ( pofunkciji i veličini) smješteni su bilo gdje na pločici uz uvjet da se ne preklapaju. Koristi se kod velikih serija, gdje se vrijeme potrošeno za optimiranje svojstava može isplatiti. Ovaj način je bez ikakvih ograničenja i izuzetno je kompliciran. Pad Metal Via Metal 2 Data Path I/O PLA ROM/RAM Random logic A/D Converter Stilovi projektiranja - Full custom Intenzivno se radi na automatizaciji projektiranja sklopova po narudžbi. J. Divković Pukšec, Fizičko projektiranje VLSI sklopova, FER, šk.g. 2008/09.

  4. Stilovi projektiranja - Semi custom (1) Semi custom Neki dijelovi sklopa su unaprijed napravljeni ismješteni na unaprijed određeno područje na pločici. Nekoliko različitih rješenja: standardne ćelije, gate arrays,more gate-ova, macro ćelije. Standardne ćelije “Cell library” - biblioteka standardnih ćelija, definirane po funkciji i širini. Ćelije su funkcijski i električki definirane i ispitane. Sve ćelije su pravokutne i iste visine. Ćelija za prospoj, tzv. “feedthrou” ćelija služi za spajanje dvaju kanala Ćelije se stavljaju u redove koji su odijeljeni vodoravnim kanalima. . ćelija ćelija za prospoj VDD GND Metal 1 Metal 2 D C C B A C C D C D B C C C B Cell A Cell B Cell C Cell D ćelija za prospoj J. Divković Pukšec, Fizičko projektiranje VLSI sklopova, FER, šk.g. 2008/09.

  5. Stilovi projektiranja - Semi custom (2) A C B C A B Gate array Pojednostavljenje standardnih ćelija. Sve ćelije su jednake i složene u dvodimenzionalnu strukturu. Međusobno su odvojene vodoravnim i okomitim kanalima. Na pločici je određeni broj ćelija, a sklop može koristiti sve ili samo neke ćelije. Najjednostavniji način projektiranja, ispituje se samo mogućnost spajanja. Broj vodova koje je moguće provući kroz kanale je ograničen. uncommited gate array – pločica bez metalizacije customized (personalized) gate array -uz pomoć metalizacije napravljen je sklop(obično u dva sloja). J. Divković Pukšec, Fizičko projektiranje VLSI sklopova, FER, šk.g. 2008/09.

  6. More “gate”ova- Sea of gates – to je gate array ali su kanali uski, pa semetalizacija izvodi iznad ćelija (OTC – over the cell routing). Macro-cell – ćelije su unaprijed definirane, postoji macro cell library, ali su različitih veličine i mogu se optimalno razmjestiti. “Macro cell design”, ili “building block design style”, BBL – “building block layout”. Stilovi projektiranja - Semi custom (3) J. Divković Pukšec, Fizičko projektiranje VLSI sklopova, FER, šk.g. 2008/09.

  7. Stilovi projektiranja - Semi custom (4) PLA- Programmable logic array Bilo koja logička funkcija Z može se prikazati kao zbroj produkata SOP – sum of products. Koriste se dva logička nivoa: umnožak  AND funkcija u I nivou zbroj  OR funkcija u II nivou J. Divković Pukšec, Fizičko projektiranje VLSI sklopova, FER, šk.g. 2008/09.

  8. Stilovi projektiranja - Semi custom (5) Field programmable gate arrays, FPGA – Ćelije-logički blokovi koji obavljaju određenu funkciju su prethodno napravljeni i složeni u vodoravne nizove; napravljene su i moguće veze i postavljene su u kanale. Treba odabrati, programirati, potrebne veze, i određene spojeve nazvane fuse, spaliti, da se vodovi spoje. Spaljivanjem fuse-a stvara se nisko omski spoj. J. Divković Pukšec, Fizičko projektiranje VLSI sklopova, FER, šk.g. 2008/09.

  9. Stilovi projektiranja - Semi custom (6) FPGA FPGA se koristi kod ASIC – Application Specific Integrated Circuits. Smanjuje vrijeme projektiranja i cijenu sklopa. Koristi se za manje serije. Svaki stil ima svoja pravila fizičkog projektiranja. J. Divković Pukšec, Fizičko projektiranje VLSI sklopova, FER, šk.g. 2008/09.

  10. Povijesni razvoj projektiranja sklopova J. Divković Pukšec, Fizičko projektiranje VLSI sklopova, FER, šk.g. 2008/09.

  11. Osnovni pojmovi: graf G = (V,E)V- čvorovi E- bridovi V(G), E(G) – čvorovi i briodovigrafa G Graf može imati najviše bridova i to ako su svi čvorovi povezani sa svim drugim čvorovima. To je kompletan graf. Teorija grafova (1) V=5 E= za brid se koristi i oznaka J. Divković Pukšec, Fizičko projektiranje VLSI sklopova, FER, šk.g. 2008/09.

  12. Teorija grafova (2) G1, G2, G3 – nekompletni grafovi G4 – kompletan graf J. Divković Pukšec, Fizičko projektiranje VLSI sklopova, FER, šk.g. 2008/09.

  13. Teorija grafova (3) - Neusmjereni graf - Usmjereni graf V = {v, b, x, z, a, y }E = { (b,y), (y,v), (z,a), (b,x), (x,v) }G = (V, E) usmjereni graf – brid ulazi na čvor i, a izlazi na čvor j J. Divković Pukšec, Fizičko projektiranje VLSI sklopova, FER, šk.g. 2008/09.

  14. Teorija grafova (3) • put (path, walk) • P= čvor brid čvor brid……brid čvor • Put je kružni (cycle) ako je v0=vk • Duljina puta jednaka je broju bridova • Bridovi mogu imati i težinski faktor put s najmanjim težinskim iznosom J. Divković Pukšec, Fizičko projektiranje VLSI sklopova, FER, šk.g. 2008/09.

  15. Teorija grafova (3) Stablo- ako graf nema kružnih puteva naziva se stablom Stabla sa 6 čvorova: J. Divković Pukšec, Fizičko projektiranje VLSI sklopova, FER, šk.g. 2008/09.

  16. Teorija grafova (3) Ukoliko jedan brid povezuje više od 2 čvora naziva se hiperbridom, a graf koji sadrži takve bridove je hipergraf hipergraf graf B B A A C D D C J. Divković Pukšec, Fizičko projektiranje VLSI sklopova, FER, šk.g. 2008/09.

  17. Poteškoće pri fizičkom projektiranju sklopova • Fizičko projektiranje je kompleksamn optimizacijski problem koji vodi računa o nekoliko različitih zahtjeva. • Neki od tih zahtjeva su u međusobnoj suprotnosti. • Uobičajeno je da se fizičko projektiranje izvodi korak po korak, odnosno da se problematika podijeli na određene postupke (podjela sklopa, razmještaj, spajanje…) • Svaki od tih postupaka ima svoje uvjete i svoje ciljeve. Nažalost čak i najjednostavniji problemi su vrlo komlicirani i nije moguće dobiti najbolje rješenje, već se zadovoljavamo heurističkim rješenjem J. Divković Pukšec, Fizičko projektiranje VLSI sklopova, FER, šk.g. 2008/09.

  18. Algoritmi Algoritme se može uspoređivati prema prostornoj i vremenskoj zahtjevnosti. Prostorna zahtjevnost odnosi se na količinu memorije koju će trebati algoritam. Vremenska zahtjevnost odnosi se na vrijeme potrebno računalu (CPU- time) da izvede algoritam. Polinomni algoritmi – vremenska zahtjevnost je tipa p(n) je polinomna funkcija od n. Eksponencijalni algoritmi – vremenska zahtjevnost je tipa , n >1 je realna konstanta Algoritmi za specijalne slučajeve - postave se neka ograničenja na opći problem Aproksimativni algoritmi - koriste se kada nije nužno potrebno optimalno, već samo skoro optimalno rješenje J. Divković Pukšec, Fizičko projektiranje VLSI sklopova, FER, šk.g. 2008/09.

  19. Algoritmi Heuristčki algorithms - brzo daju dobro ali ne nužno i najbolje rješenje. To su tzv. pametni algoritmi. Treba ih testirati da seispita njihova efikasnost. Mjera za grešku u odnosu na optimalno rješenje je SA– dobiveno rješenje, S0– optimalno rješenje Heuristički algoritam često daje i optimalno rješenje, ali je kod kompleksnog problema teško znati što je optimalno rješenje. U fizičkom projektiranju većina problema spada u tzv. “teške” (hard) probleme i nema algoritma koji će takav problem optimalno riješiti. Najčešće se koriste heuristički algoritmi. J. Divković Pukšec, Fizičko projektiranje VLSI sklopova, FER, šk.g. 2008/09.

  20. Algoritmi Heuristički algoritmi dijele se na: 1.: - determinističke - stohastičke. Deterministički algoritmi idu prema rješenju donoseći neke određene odluke, a stohastički slučajne. Deterministički daju uvijek isto rješenje za isti problem, a stohastički uvijek različito. 2.: - konstruktive -iterativne Konstruuktivni počinju s nekom početnom komponentom, tzv. seed (sjeme), a dodavanje druge komponente ide po nekom izboru.Izabrana komponenta se više ne razmatra. Iterativni algoritmi počinju od neke početne situacije, koju mijenjaju s ciljem da se dobije bolje rješenje (bolja funkcija cijene). Ako je nova situacija bolja prihvaća se, a ako nije onda se ne prihvaća. Iterativni postupak se ponavlja tako dugo dok se postiže poboljšanje funkcije cijene. Konstruktivni algoritmi su obično deterministički, a iterativni su i deterministički i stohastički. J. Divković Pukšec, Fizičko projektiranje VLSI sklopova, FER, šk.g. 2008/09.

More Related