دانلود پروژه:استفاده از تکنیک بافرگذاری به منظور بهبود تاخیراتصالی درمدارات VLSI (براساس مدل RLC )با بهره گیری از الگوریتم COA

فهرست مطالب

فصل 1: کلیات

 1-1 مقدمه………………………………………………………………………………………………………………………..3

1-2 اتصالات میانی……………………………………………………………………………………………………………..3

1-3 پارامترهای اتصال میانی…………………………………………………………………………………………………5

1-3-1 خازن اتصالات میانی…………………………………………………………………………………………………5

1-3-2 مقاومت اتصال میانی……………………………………………………………………………………………….10

1-3-3 اندوکتانس اتصال میانی…………………………………………………………………………………………. 11

1-4 محدودیت ها وآثار نامطلوب اتصالات میانی…………………………………………………………………..13

1-5 هدف پایان نامه………………………………………………………………………………………………………….15

فصل2: مدل سازی اتصالات میانی و بهینه سازی

1-2 مقدمه……………………………………………………………………………………………………………………….17

2-2 مدل های تقریب فشردهRC………………………………………………………………………………………17

2-3 تاخیر المور……………………………………………………………………………………………………………….19

2-4 مقاومت موثر اتصال میانی……………………………………………………………………………………………20

2-5 مدل سازی اتصالات میانی در ساختارهای خطی………………………………………………………………21

2-5-1 مدل سازی با استفاده از تقریب مرتبه اول……………………………………………………………………21

2-5-2 مدل سازی با استفاده از تقریب مرتبه دوم…………………………………………………………………..23

2-6 مدل خط انتقال اتصالات میانی در خطوط RLC……………………………………………………………..26

2-7 مدل اتصال میانی با استفاده از ζ مستخرج از تابع تبدیل خط……………………………………………..28

2-8 روش های مختلف راه اندازی خطوط اتصال میانی به منظور بهینه سازی……………………………..34

2-8-1 درج تکرار کننده…………………………………………………………………………………………………….34

2-8-2 سایز بندی سیم ……………………………………………………………………………………………………..35

2-8-3 شکل دهی سیم ……………………………………………………………………………………………………..35

2-9 مدلسازی تاخیر در ساختارهای درختی اتصالات میانی……………………………………………………..36

2-9-1 مدل تقریب مرتبه اول در درخت ها…………………………………………………………………………..36

2-9-2 مدل تقریب مرتبه دوم در درخت ها…………………………………………………………………………..38

2-9-3 الگوریتمی برای درج تکرار کننده در درخت های RLC (روش های پیشین درج بافر)………40

2-9-3-1 تعریف مساله……………………………………………………………………………………………………..40

2-9-3-2 الگوریتم درج تکرار کننده……………………………………………………………………………………41

2-9-3-3 پیچیدگی و بهینگی الگوریتم پیشنهاد شده……………………………………………………………….43

2-9-3-4 مدل تاخیر تکرار کننده ها در الگوریتم ………………………………………………………………….44

2-9-3-5 مدل تاخیر درخت در الگوریتم …………………………………………………………………………….47

 

فصل3: الگوریتم فاخته

3-1 مقدمه……………………………………………………………………………………………………………………….50

3-2 معرفی الگوریتم بهینه سازی فاخته…………………………………………………………………………………51

3-2-1 روش جالب زندگی وتخم گذاری فاخته…………………………………………………………………….51

 

3-3 جزییات الگوریتم بهینه سازی فاخته……………………………………………………………………………….53

 

3-3-1 تولید محل سکونت اولیه فاخته ها (جمعیت اولیه جواب های کاندید)……………………………55

3-3-2 روش فاخته ها برای تخمگذاری ……………………………………………………………………………..56

 3-3-3 مهاجرت فاخته ها………………………………………………………………………………………………….57

 3-3–4 ازبین بردن فاخته های قرار گرفته در مناطق نامناسب……………………………………………………58

 3-3–5 همگرایی الگوریتم………………………………………………………………………………………………….58

 3-3–6 الگوریتم فاخته اصلاح شده……………………………………………………………………………………..59

 3-3-7 برتری الگوریتم فاخته نسبت به سایر الگوریتم های مشابه…………………………………………….60

 3-4 آیا می توان ادعا  کرد که الگوریتم  COAبهترین است؟……………………………………………………62

 3-5 تواناییCOA در حل مسایل پیوسته وگسسته…………………………………………………………………63

 3-6 حل مسائل با محدوده متفاوت متغیرها…………………………………………………………………………..64

 3-7 چرا الگوریتم بهینه سازی فاخته بهتر از الگوریتم های مشابه کار می کند؟…………………………..65

 3-8 عوامل موثر در عدم همگرایی زودرس الگوریتم فاخته( گیر نکردن در نقاط بهینه محلی)……….65

 3-9 اعمال محدودیت های مساله در COA………………………………………………………………………….66

 3-10 کاربردهای الگوریتم بهینه سازی فاخته………………………………………………………………………..66

فصل4 : نتایج

4-1 مقدمه……………………………………………………………………………………………………………………….68

4-2 نتایج عملی بهینه سازی برای سیم اتصال………………………………………………………………………..69

4-3 نتایج عملی بهینه سازی برای درخت……………………………………………………………………………..79

4-3-1 نتایج بدست آمده از درخت متعادل……………………………………………………………………………82

4-3-2 نتایج بدست آمده از درخت نامتعادل………………………………………………………………………….88

 

پیوست- الف……………………………………………………………………………………………………………………94

منابع………………………………………………………………………………………………………………………………..97

 

 

 

 

 

 

 

 

فهرست جداول

جدول1-1 گذردهی چند ماده دی الکتریک مورد استفاده در مدارات مجتمع…………………………………6

جدول1-2 مقاومت ویژه چند رسانای کاربردی (در دمای20 درجه سانتیگراد)……………………………..11

جدول1-3 ثابت دی الکتریک و سرعت انتشار موج برای چند ماده در مدارات الکترونیک…………….13

جدول4-1پارامترهای تکنولوژی18/0میکرومتر………………………………………………………………………..69

جدول4-2  مقایسه بهبود تاخیر درحالت درج بافر نسبت به بی بافر در اندوکتانس L=0 (RC)……….74

جدول4-3 مقایسه بهبود تاخیر درحالت درج بافر نسبت به بی بافر در اندوکتانس3nh/mm L=……...75

جدول4-4 مقایسه بهبود تاخیر درحالت درج بافر نسبت به بی بافر در اندوکتانسnh/mm L=6…..….76

جدول4-5 مقایسه بهبود تاخیر درحالت درج بافر نسبت به بی بافر در اندوکتانسnh/mm L=..………77

جدول4-6 مقادیر طول و خازن بار در درخت متعادل……………………………………………………………..81

جدول4-7 مقادیر طول وخازن بار در درخت نامتعادل……………………………………………………………..82

جدول4-8  مقایسه  تاخیر ومساحت در اندوکتانس L=0 در درخت متعادل…………………………………83

جدول4-9  مقایسه تاخیر و مساحت در اندوکتانس L=3nh/mm دردرخت متعادل……………………….84

جدول4-10  مقایسه تاخیر و مساحت در اندوکتانس L=6nh/mm دردرخت متعادل……………………..85

جدول4-11  مقایسه تاخیر و مساحت در اندوکتانس L=9nh/mm دردرخت متعادل……………………..86

جدول4-12 مقایسه  تاخیر ومساحت در اندوکتانس L=0 در درخت نا متعادل……………………………..88

جدول4-13  مقایسه تاخیر و مساحت در اندوکتانس L=3nh/mm دردرخت نامتعادل…………………..89.

جدول4-14  مقایسه تاخیر و مساحت در اندوکتانس L=6nh/mm دردرخت نامتعادل……………………90

جدول4-15  مقایسه تاخیر و مساحت در اندوکتانس L=9nh/mm دردرخت نامتعادل……………………91

فهرست اشکال

شکل1-1 اثر پیشرفت تکنولوژی بر تاخیر سیم ها……………………………………………………………………..4

شکل1-2 مقایسه die size برای نسل های مختلف میکروپروسسورهای اینتل………………………………….4

شکل1-3 مدل خازن صفحه-موازی برای اتصالات میانی سیم…………………………………………………….5

شکل1-4 مدلی که خازن را به دو جز تقسیم می کند………………………………………………………………..7

شکل1-5 خازن اتصال میانی به عنوان تابعی از ( )………………………………………………………….8

شکل1-6 کوپل خازنی بین سیم ها در اتصال میانی سلسله مراتبی……………………………………………….9

شکل1-7  خازن اتصال میانی( خازن زمین و خازن بین سیمی) به عنوان تابعی از قاعده طراح……….10

شکل2-1 تقریب فشرده برای مدار RC توزیع شده…………………………………………………………………18

شکل2-2 مدل RC نردبانی…………………………………………………………………………………………………19

شکل2-3 پاسخ مدار فشرده وتوزیع شده R′C……………………………………………………………………….20

شکل2-4 پاسخ پله یک تابع تبدیل نرمالیزه شده یکنواخت……………………………………………………….22

شکل2-5 مدار ساده RC.……………………………………………………………………………………………………23

شکل2-6 یک مدار ساده RLC.…………………………………………………………………………………………..24

شکل2-7 خط انتقال RLC توزیع شده با امپدانس مقاومتی- سلفی و گیت راه انداز……………………..26

شکل2-8 یک گیت که خط انتقالRLC  را راه اندازی می کند…………………………………………………28

شکل2-9 مقایسه دقت  شبیه سازی  AS/Xبا تاخیر  انتشار 50% مقیاس شده …………………………31

شکل2-10 شبیه سازی ومقایسه دو مدل اتصال میانی RC  و RLC با تغییرات .…………………………33

شکل2-11 سیستم تکرار شونده یکنواخت برای راه اندازی یک اتصال میانی توزیع شده RC………...34

شکل2-12 شکل دهی اتصال میانی RC………………………………………………………………………………..36

شکل2-13 درخت RC ساده……………………………………………………………………………………………….36

شکل2-14 درخت RLC کلی……………………………………………………………………………………………..38

شکل2-15 مقایسه شبیه سازی AS/X با (2-60) در مقادیر مختلف  ………………………………………39

شکل2-16یک درخت دلخواه باn سیم………………………………………………………………………………….41

شکل2-17 مدل پیشنهادی برای درج تکرار کننده در درخت RLC.…………………………………………..42

شکل2-18 یک اینورتر CMOS متقارن که یک شبکه RLC را درایو می کند……………………………..45

شکل2-19 تقریب خطی تکه ای یک ترانزیستور NMOS برای …………………………………….45

شکل2-20 مدار معادل ترانزیستور  NMOSدر نواحی خطی واشباع…………………………………………..46

شکل2-21 شبه کد برای محاسبه جمع خازن های بار در همه بخش های درخت………………………….48

شکل2-22 شبه کد برای محاسبه تاخیر در سینک های یک درخت RLC.…………………………………..48

شکل3-1 فلوچارت الگوریتم فاخته……………………………………………………………………………………..54

شکل3-2 شعاع تخمگذاری فاخته ها…………………………………………………………………………………….56

شکل3-3  مهاجرت فاخته ها به سمت محل سکونت هدف………………………………………………………58

شکل3-4  مقایسه الگوریتم بهینه سازی فاخته با سایر الگوریتم ها در تابع راستریگین با100 بعد…….62

شکل4-1 گیت راه انداز یک سیم اتصال……………………………………………………………………………….70 شکل4-2 درج تکرار کننده در یک خطRLC به منظور بهبود تاخیر انتشار………………………………….72

شکل4-3 مدل RC یک بافر پایه………………………………………………………………………………………….72

شکل 4-4 اثرات اندوکتانس بر تاخیر خط اتصال میانی……………………………………………………………78

شکل4-5 اثرات اندوکتانس بر مساحت بافر خط اتصال میانی…………………………………………………..78

شکل4-6 درخت متعادل…………………………………………………………………………………………………….80

شکل4-7 درخت نامتعادل…………………………………………………………………………………………………..81

شکل4-8 تاثیراندوکتانس بر کاهش تاخیر درخت متعادل…………………………………………………………87

شکل4-9 تاثیر اندوکتانس بر مساحت بافر در درخت متعادل…………………………………………………….87

شکل4-10 تاثیر اندوکتانس بر کاهش تاخیر در درخت نامتعادل………………………………………………..92

شکل4-11 تاثیر اندوکتانس بر مساحت بافردر درخت نامتعادل…………………………………………………92