專利名稱：一種混合極性同或/或電路的功耗優(yōu)化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種集成電路設(shè)計中電路的功耗優(yōu)化方法，尤其是涉及一種混合極性同或/或電路的功耗優(yōu)化方法。
背景技術(shù)：
集成電路工作頻率和集成度的不斷提高，導致電路的總功耗越來越高，急劇上升的功耗增加了系統(tǒng)的生產(chǎn)、封裝成本以及散熱成本，也對系統(tǒng)的可靠性造成很大的影響。低功耗已成為超大規(guī)模集成電路(VLSI)設(shè)計的重要目標之一，特別是在便攜式設(shè)備中，低功耗已超越面積和性能成為首要設(shè)計約束。當前低功耗技術(shù)的研究，大多是針對與/或(AND/ OR)和與非/異或(NAND/N0R)電路進行的，典型的實現(xiàn)方式是產(chǎn)生一個邏輯函數(shù)的多級 AND/OR表達式或者NAND/N0R表達式，然后對其進行功耗優(yōu)化。研究表明，較之傳統(tǒng)的布爾邏輯電路，基于同或/或(XN0R/0R)運算的里德穆勒(Reed-Muller ；RM)邏輯不僅有更好的可測試性，而且用其實現(xiàn)的算術(shù)邏輯部件、通信系統(tǒng)和錯誤校驗等功能電路在功耗、面積等方面具有顯著優(yōu)勢。因此，研究里德穆勒電路低功耗優(yōu)化技術(shù)對發(fā)展和完善集成電路低功耗設(shè)計方法有重要意義。·
固定極性RM(Fixed-Polarity Reed-Muller ；FPRM)表達式和混合極性 RM(Mixed-Polarity Reed-Muller ;MPRM)表達式是兩種重要的RM邏輯展開式。對于η輸入RM邏輯電路，F(xiàn)PRM表達式的極性個數(shù)是MPRM表達式的極性個數(shù)的(2/3)η，且MPRM表達式的極性包括FPRM表達式的所有極性，所以功耗優(yōu)化時，MPRM電路相比FPRM電路更可能獲得功耗最小RM電路。對于多輸入門的低功耗分解，已提出三種典型的算法=Min-Huffman 算法、Narayanan and Liu 算法和 Zhou and Wong 算法。P. Wang, J. Lu, J. Xu, et al. Power optimization algorithm based on XN0R/0R logic[J]. Journal ofElectronics (China). 2009，26⑴138-144 (汪鵬君，陸金剛，徐建.基于XN0R/0R邏輯的功耗優(yōu)化算法.電子科學學刊(英文版).2009, 26 (I): 138-144。)(以下簡稱文獻I)中將這些算法應(yīng)用于XN0R/0R 門的低功耗分解，從而提出針對FPRM電路的功耗優(yōu)化算法，但這些算法只局限于對FPRM電路進行優(yōu)化。MPRM電路的巨大極性搜索空間也導致其電路性能優(yōu)化的時間和空間復雜度都高于FPRM電路，因此，在MPRM邏輯電路的優(yōu)化理論和求解方法上急需新的突破。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種可以使同或/或電路的功耗最優(yōu)化的混合極性同或/或電路的功耗優(yōu)化方法。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為一種混合極性同或/或電路的功耗優(yōu)化方法，首先根據(jù)混合極性同或/或電路表達式的特點，改進快速列表技術(shù)對同或/ 或電路的混合極性進行轉(zhuǎn)換；再基于混合極性同或/或電路功耗估計模型，利用霍夫曼算法實現(xiàn)或門的低功耗分解；然后根據(jù)二輸入同或門輸入信號概率和輸出信號概率的分布特點，將多輸入同或門的輸入信號分成三組輸入信號概率大于0. 5、輸入信號小于0. 5和輸入信號等于O. 5，在各組中進行綜合，實現(xiàn)多輸入同或門的低功耗分解，綜合兩者得到混合極性適應(yīng)度函數(shù)；最后建立混合極性與粒子群算法中的粒子之間的對應(yīng)關(guān)系，采用粒子群優(yōu)化算法對同或/或電路進行功耗最優(yōu)的混合極性搜索，具體包括以下步驟
①讀入電路，將電路表示為函數(shù)
權(quán)利要求
1.一種混合極性同或/或電路的功耗優(yōu)化方法，其特征在于首先根據(jù)混合極性同或/或電路表達式的特點，改進快速列表技術(shù)對同或/或電路的混合極性進行轉(zhuǎn)換；再基于混合極性同或/或電路功耗估計模型，利用霍夫曼算法實現(xiàn)或門的低功耗分解；然后根據(jù)二輸入同或門輸入信號概率和輸出信號概率的分布特點，將多輸入同或門的輸入信號分成三組輸入信號概率大于O. 5、輸入信號小于O. 5和輸入信號等于O. 5,在各組中進行綜合,實現(xiàn)多輸入同或門的低功耗分解，綜合兩者得到混合極性適應(yīng)度函數(shù)；最后建立混合極性與粒子群算法中的粒子之間的對應(yīng)關(guān)系，采用粒子群優(yōu)化算法對同或/或電路進行功耗最優(yōu)的混合極性搜索，具體包括以下步驟 ①讀入電路，將電路表示為函數(shù)
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種混合極性同或/或電路的功耗優(yōu)化方法，其特征在于改進快速列表技術(shù)對XNOR/OR電路的混合極性進行轉(zhuǎn)換，獲得同或/或項的具體步驟為 ③-1將f (xn-1, xn-2.…，xk，…，X。)中的最大項以二進制形式表示； ③-2將所需轉(zhuǎn)換的混合極性值P用三進制形式表示； ③-3若混合極性的第g位為1，則選擇第g位為I的最大項，對該位進行異或操作，得到新項，若第g位為O或2，則不操作； ③-4若混合極性的第g位為O或I時，則選擇q個位的取值為I的新項，以這些位為無關(guān)項，再產(chǎn)生所有2[1個新項，并更新索引表中的項數(shù)，若混合極性的第g位為2時，則保持不變，O ^ η ； ③-5重復步驟③_4，直至操作完所有新項，得到索引表中項序數(shù)為奇數(shù)的項即為該混合極性對應(yīng)的同或/或項。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種混合極性同或/或電路的功耗優(yōu)化方法，其特征在于混合極性同或/或電路的適應(yīng)度函數(shù)fitness (Xm)的計算步驟為 ④-1用隨機函數(shù)產(chǎn)生同或/或電路的輸入信號概率，采用霍夫曼算法實現(xiàn)或門的低功耗分解，得到或門的總開關(guān)活動性結(jié)果Em，根據(jù)二輸入同或門輸入信號概率和輸出信號概率的分布特點，將多輸入同或門的輸入信號分成三組輸入信號概率大于O. 5、輸入信號小于O. 5和輸入信號等于O. 5，然后在各組中進行綜合，實現(xiàn)多輸入同或門的低功耗分解，得到同或門的總開關(guān)活動性結(jié)果Exm ； ④-2將或門的總開關(guān)活動性結(jié)果Etffi和同或門的總開關(guān)活動性結(jié)果E·帶入公式Etotal=ExN0E+EoE中得到同或/或電路的總的開關(guān)活動性結(jié)果Etotal，將同或/或電路的總的開關(guān)活動性結(jié)果
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種混合極性同或/或電路的功耗優(yōu)化方法，其特征在于確定粒子的最新位置和最新速度的具體步驟為定義t為粒子群的當前進化代數(shù)，D為搜索空間維數(shù)，0<D<n-l，當前進化代第m個粒子在第t次迭代的位置為X1md ,第m個粒子在第t次迭代的速度為Vtmd，第m個粒子在第t-Ι次迭代的位置
全文摘要
本發(fā)明公開了一種混合極性同或/或電路的功耗優(yōu)化方法，根據(jù)混合極性同或/或電路表達式的特點，改進快速列表技術(shù)以實現(xiàn)同或/或電路的混合極性轉(zhuǎn)換；再基于功耗估計模型，利用霍夫曼算法實現(xiàn)或門的低功耗分解，根據(jù)二輸入同或門輸入信號概率和輸出信號概率的分布特點，將多輸入同或門的輸入信號分成三組輸入信號概率大于0.5、輸入信號小于0.5和輸入信號等于0.5，然后在各組中進行綜合，實現(xiàn)多輸入同或門的低功耗分解，綜合兩者得到混合極性適應(yīng)度函數(shù)；然后建立混合極性與粒子群對應(yīng)關(guān)系，采用粒子群優(yōu)化算法對同或/或電路進行功耗最優(yōu)的混合極性搜索；優(yōu)點是通過對MCNC Benchmark電路進行測試表明其對應(yīng)的電路功耗平均節(jié)省53.98%,搜索速度得到明顯提高。
文檔編號G06F1/32GK103020331SQ201210388689
公開日2013年4月3日 申請日期2012年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月15日
發(fā)明者俞海珍, 汪鵬君, 史旭華, 汪迪生 申請人:寧波大學