Virtex-5 FPGA芯片资源图构建和布线分析

发布时间：2020-10-12 00:23

　　 FPGA芯片在各领域应用越来越广泛,产品更迭迅速。商业FPGA开发环境支持设计输入、综合、工艺映射、布局、布线、仿真验证、位流文件生成的完整流程。学术界对FPGA的研究主要集中在各流程中算法的改进并提高效率,开发流程也止步于布线阶段。VTR工具集是学术界主要开发环境,只能支持结构相对简单、逻辑块种类和数量较少、布线资源简单且有规则的芯片开发,无法应用于结构复杂、资源丰富的实际商业FPGA芯片的开发。学术工具处理商业FPGA芯片的难点主要是芯片建模、布线资源图构建和布线。本文介绍了学术领域FPGA CAD工具的开发流程,分析了学术芯片模型与商业FPGA芯片资源结构的差别,针对Xilinx的Virtex-5芯片进行建模并生成布线资源图,最终可以在该布线资源图上对电路进行布线。(1)首先在为芯片建模时,以VTR工具集为基础,通过向芯片模型中新建标签和属性,用于描述实际商业FPGA芯片中存在的空域、复杂逻辑块、不规则布线资源等,从而实现对商用芯片中资源的建模。(2)在构建布线资源图时,结合第三方开源工具Torc提供的芯片数据信息,并对VTR进行功能扩展,使其支持新添加信息的处理,从而生成商用芯片完整的布线资源图;接下来需要对所生成的布线资源图进行正确性检查,验证布线资源图和实际FPGA芯片的一致性。(3)最后,对VTR中的PathFinder布线算法进行改进,使其支持Virtex-5芯片结构并且能够在所构建的布线资源图上进行布线。我们完成了针对Xilinx公司的Virtex-5系列下芯片的建模、布线资源图生成以及布线算法实现,并选用MCNC标准测试电路以及规模更大的VTR电路进行测试,验证了方案的可行性。同时,我们将布线耗时、结果质量和ISE中的运行结果进行对比。根据实验测试结果,我们布线算法可以在Virtex-5芯片上进行布线,平均运行时间比ISE超出35.27%,关键路径延时多25.82%,布线资源总线长多出21.96%。
【学位单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TN791;TN40
【部分图文】：

岛型FPGA结构

DSPTile结构

第二章 FPGA 相关知识介绍由 2 个 Slice 组成，这两个 Slice 没有互相连接，每个 Slice 成列排布，并的传输链。其中，底部的 Slice 被标记为 Slice(0)，顶部的 Slice 被标e(1)。图 2.2 表示 CLB 中 Slice 的排列情况。
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本文编号：2837343