Автореферат (1090533), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Доказана эффективность применения формальных методов и декларативного применения для решения задач многопараметрической оптимизации большой размерности.2. Алгоритм перечисления множеств геометрических ограничений,предотвращающих нарушения указанных геометрических ограничений, возникающих при установке структурных компонентов ограниченной площадивстык друг к другу.3. Метод оценки качества полученных вспомогательных правил проектирования на границах структурных компонентов ограниченной площади, иалгоритм поиска множества правил, соответствующего заданным критериямкачества.4. Вычислительный комплекс «Вычислитель геометрических ограничений».Научная новизна:1.Предложен алгоритм построения всех разрешенных топологий вограниченной площади путем представления геометрических ограничений ввиде булевых выражений и последующего решения задачи AllSAT.2.Разработан алгоритм поиска классов геометрий структурныхкомпонентов ограниченной площади, не приводящих к нарушениям заданных ограничений при любом разрешенном размещении, заключающийся впостроении графа с описанием совместных и несовместных геометрий и перечислении всех максимальных полных подграфов.3.Разработан алгоритм выбора субоптимальных геометрическихограничений на границах структурных компонентов, построении ограниченного множества элементов, анализе параметров их качества и сравнительноманализе качества компонентов с учетом разных вариантов ограничений награницах, позволивший сократить площадь тестового набора структурныхкомпонентов на 28.2%.Практическая значимость диссертационной работы заключается вразработке и апробации метода автоматического вывода субоптимальныхдополнительных правил проектирования на базе заданных геометрическихограничений и описания архитектуры электронных компонентов.
Результатыработы внедрены в работу АО “Интел А/О”.Достоверность научных положений и выводов, полученных соискателем, подтверждается теоретическими выкладками и успешным промышленным внедрением.7Личный вкладВсе основные результаты получены автором лично. Постановка задачивыполнена совместно с научным руководителем. Автор принимал активноеучастие в разработке архитектуры, реализации, документации и тестировании программного обеспечения, внедрённого в АО «Интел А/О».Апробация работыОсновные результаты работы докладывались и обсуждались на: конференции «Гагаринские чтения» (г. Москва, 2015); конференции «Проблемыразработки перспективных микро- и наноэлектронных систем» (г.
Москва,2014; г. Москва, 2016); 14th IEEE East-West Design & Test Symposium (Yerevan, Armenia, 2016).ПубликацииОсновные результаты по теме диссертации изложены в 8 печатных изданиях, 6 из которых изданы в журналах, рекомендованных ВАК, 2 — в тезисах докладов.Содержание работыВо введении обосновывается актуальность исследований, проводимыхв рамках данной диссертационной работы, приводится обзор научной литературы по изучаемой проблеме, формулируется цель, ставятся задачи работы, сформулированы научная новизна и практическая значимость представляемой работы.Первая глава диссертации посвящена обзору актуальных проблем математического и программного обеспечения современных синтеза геометрийструктурных компонентов, в частности, на примере стандартных ячеек, используемых при проектировании СБИС.
Проведено исследование современных тенденций в развитии математического и программного обеспечения, атакже проведен анализ развития декларативных техник программированияпри решении актуальных задач синтеза геометрий.Природа традиционных задач оптимизации, решаемых в процессе разработки, изменилась — произошел переход к задачам большой размерности,включающим в себя множество различных параметров. Объемы временных итрудовых ресурсов, необходимых для разработки подобных проектов неуклонно растут. При этом в условиях современной экономики возможность быстро, с опережением конкурентов, вывести свой продукт на рынок, являетсякритичной.
Практический интерес представляют методы разработки, позволяющие найти решение, удовлетворяющее всем заданным ограничениям.Одним из способов сокращения временных расходов на разработкупродукта, удовлетворяющего всем заданным критериям качества, являетсяиспользование формальных методов и декларативного программирования.При таком подходе задача оптимизации формулируется в виде теоремы, которая затем доказывается при помощи вычислительных методов логического8вывода.
Строгое математическое доказательство и является решением исходной задачи.Возможность формально доказывать соответствие найденного решениязаданным требованиям позволяет сократить временные затраты на поиск решения, удовлетворяющего всем заданным критериям. Например, одной изобластей, в которой активно используются формальные методы являетсяпроектирование и разработка СБИС. Примерами задач, которые решаютсяпри помощи формальных методов, являются задачи расщепления и размещения транзисторов, выполнения детальной трассировки, заполнения пустот вслоях металлизации.Наиболее распространенным метод проектирования СБИС являетсяподход, основанный на использовании библиотек структурных компонентов.В основе этой методологии проектирования лежит использование в качествебазовых элементов стандартных ячеек — компонентов ИС, детали физической реализации которых скрыты за абстрактным интерфейсом.
Топологияячейки при этом должна соответствовать технологическим требованиям иразличным геометрическим ограничениям — правилам проектирования.Стандартные ячейки используются при построении функциональных блоков,где образуют ряды фиксированной высоты. На этапе проектирования стандартной ячейки невозможно предугадать, какие именно компоненты будутразмещены вокруг нее. При проектировании библиотек стандартных ячеекобеспечивается отсутствие нарушений технологических ограничений прилюбом допустимом размещении.
Ошибки разработки топологий стандартныхэлементов могут приводить к возникновению нарушений правил проектирования при формировании рядов ячеек.Пример такого нарушения показан на Рисунке 1: два элемента ИЛИ–НЕ2 установлены встык. Данный элемент спроектирован с учетом ограничения на минимальное расстояние между углами переходных отверстий. Награнице между двумя элементами (тонкая вертикальная пунктирная линия вцентре) образовалась запрещенная топология, выделенная жирной пунктирной линией.Рис.
1. Запрещенное размещение элементов ИЛИ–НЕ2, спроектированныхбез учета информации о топологиях других элементов библиотеки9Увеличение площади стандартных элементов является одним из способов обеспечения отсутствия нарушений правил проектирования при размещении ячеек. Для предотвращения потенциальных нарушений на границахмежду элементами библиотеки добавляется отступ. Однако, в рамках современных технологических процессов применение данного подхода приводит кконсервативным результатам — область действия отдельных правил проектирования сравнима с размером ячеек, что приводит к увеличению требуемого размера отступа между элементами.Другим методом предотвращения подобных нарушений является разработка тестового блока, в котором смоделированы все возможные размещения стандартных ячеек для заданной библиотеки. Для полученного блока затем выполняется контроль выполнения правил проектирования.
Результатомтакого моделирования является список возникших конфликтов между ячейками. Эта информация далее используется для внесения соответствующихкорректировок в топологии элементов библиотеки. Современные ИС должнысоответствовать высоким уровням требований к занимаемой площади, производительности и энергопотреблению, для чего стандартные библиотекипредоставляют большой набор различных элементов — с пониженным энергопотреблением, повышенной мощностью и др. Число элементов библиотекможет достигать сотен и даже тысяч, что делает метод с изготовлением илипроектированием тестовых блоков непрактичным. Данный способ также является итеративным и не решает поставленной проблемы.Также распространен способ предотвращения нарушений правил проектирования на границах ячеек, в основе которого лежит введение дополнительных технологических ограничений, учитывающих потенциальные нарушении при размещении ячеек.
Вывод таких правил вручную трудоемок иможет при водить к многократному перепроектированию элементов библиотеки. В диссертационной работе предлагается метод вывода дополнительныхправил проектирования на границах стандартных ячеек. Полученные ограничения обеспечивают отсутствие нарушений правил проектирования для любых разрешенных размещений ячеек — полученная библиотека является безошибочной по построению.На основе проведенного в диссертационной работе исследования предлагается вычислительный комплекс, позволяющий для заданных технологических ограничений и описания архитектуры автоматически выводить множество дополнительных геометрических ограничений и автоматически выбирать допустимый вариант.
В его основе лежит использование декларативного программирования и формальных методов. В рамках диссертационнойработы критерием оптимальности является площадь структурных компонентов, спроектированных при учете дополнительных правил.Во второй главе описывается математическое обеспечение, используемое для разработки вычислительного комплекса автоматического выводадополнительных ограничений на границах структурных компонентов. При-10водится обзор методов логического программирования, элементы теорииграфов, методы минимизации логических функций.В качестве языка описания свойств и параметров искомой модели может быть использована логика первого порядка (логика предикатов).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
