ارائه روش های پیشنهادی به منظور موازی سازی الگوریتم چینش vpr

پیشرفت تکنولوژی، افزایش پیچیدگی در مدارات و نیز افزایش تعداد ترانزیستورهای بکار رفته در تراشه ها و به دنبال آن گسترش سایز fpga ها را به دنبال داشته است. از طرفی فرآیند طراحی و پیاده سازی مدارات روی fpga، فرآیندی زمانگیر بوده که با گسترش پیچیدگی مدار و سایز fpga ها، به صورت نمایی افزایش می یابد. بر این اساس، از آنجایی برنامه های کاربردی که از fpga استفاده می کنند نیاز به زمان ارائه به بازار محدودی دارند، یکی از مهمترین چالش های پیش روی طراحان، به خصوص در طراحی سیستم های با قابلیت پیکربندی مجدد به طورپویا، کاستن این زمان طراحی، بدون کاهش در کیفیت نهایی راه حل مورد نظر می باشد. یکی از گام های اصلی و بحرانی در فرآیند طراحی fpga به کمک کامپیوتر (cad)، گام چینش است که وظیفه مکان دهی بلوک های منطقی را با هدف کاهش طول سیم بکار رفته و تأخیر زمانی مدار، برعهده دارد. در اکثر ابزارهای طراحی، از میان روش هایی که برای چینش ابداع شده، روش های مبتنی بر شبیه سازی گداختگی فلزات که بر اساس سرد شدن تدریجی فلزات بنا نهاده شده، به خاطر ارائه نتایج و راه حل های با کیفیت بالا و قدرت عملیاتی مناسب، به صورت گسترده ای مورد توجه قرار گرفته است که در آن میلیون ها حرکت تصادفی، سعی در تغییر مکان بلوک های منطقی به منظور بهبود پارامترهای کیفی دارند. در سال های اخیر موازی سازی به دلیل تمایل به افزایش نمایی تعداد هسته ها، می تواند راه حل تضمین شده ای برای کنترل افت سرعت طراحی با افزایش نمایی زمان محاسباتی با گسترش سایز fpga ها محسوب شود. یکی از امکانات موازی سازی که اخیرا رایج شده و مورد استقبال طراحان قرار گرفته، استفاده از قدرت محاسباتی واحدهای پردازشی گرافیکی همه منظوره است که به خاطر داشتن سخت افزار خاص و تعبیه صدها هسته پردازشی بر اساس معماری اتصالی و ارتباطی مناسب، راه حل موازی سازی تضمین شده ای را برای بهبود زمان اجرایی کاربردهای مورد نظر ارائه می کند. در این پایان نامه،vpr که یکی از محبوب ترین ابزارهای چینش و مسیریابی در طراحی fpga با کمک کامپیوتر محسوب می شود، بحث شده و الگوریتم و کد در دسترس آن به خصوص برای گام چینش مورد مطالعه و ارزیابی قرار گرفته است. از آنجایی که الگوریتم چینش در vpr براساس روش گداختگی شبیه سازی شده عمل می کند و ذات و عملکردی سریال گونه دارد، بدین صورت که عملیات بعدی منوط به استفاده از نتایج عملیات فعلی می باشد، انتخاب روش مناسب برای موازی سازی آن با استفاده از تعداد زیادی ترد، کاری دشوار می باشد و ممکن است راه حل های بدست آمده از لحاظ کیفیت، بسیار دورتر از راه حل نهایی حاصل از اجرای سریال چینش از طریق الگوریتم بکار گرفته شده توسط vpr باشد. بنابراین در این پایان نامه سعی شده با در نظر قرار دادن معماری واحدهای پردازشی گرافیکی همه منظوره، به ارائه روشی مناسب برای غلبه بر ذات سریال گونه چینش vpr و استفاده همزمان از تعداد زیادی ترد برای دستیافتن به افزایش سرعتی درخور، بدون کاهش معنی دار در کیفیت نهایی راه حل پرداخته شود. بدین منظور چهار روش جهت پیاده سازی با استفاده از تنوعی از تعداد تردها مورد تحلیل و شبیه سازی قرار گرفتند. روش حرکات موازی در صورت پیاده سازی مناسب می تواند به ازای تعداد تردهای محدود، افزایش سرعتی تا حدی مناسب را نتیجه دهد. این در حالی که در روش ارائه شده دوم یعنی روش مبتنی بر محاسبات براساس تأمل و پیش بینی دستیابی به افزایش سرعتی محدود بدست آمد. روش میانگین مختصات بلوک ها نهایتا به شکست انجامید و روش آخر که بر اساس پارتیشن بندی مسأله چینش استوار بود به ازای تعداد تردهای بالا افزایش سرعت محدودی را نتیجه داد.