Optimisation du placement des portes logiques d’un circuit

Lisa Allali

ENS Cachan

lisa.a@free.fr

• Introduction au VLSI• Introduction au problème du placement

• Proposition de solution :

raffinements successifs en 3 étapes

• Conclusion• Perspectives• Les raisons d’aller à Barcelone

Plan

Circuit logique

L'intégration à très grande échelle (VLSI - Very-Large-Scale Integration) est une technologie de circuit intégré dont la densité d'intégration permet de supporter plus de 100 000 composants électroniques sur un même puce.

Un microprocesseur est un dispositif VLSI.

VLSI

Minuscule circuit

Ça reste un tout petit circuit

Aujourd'hui plusieurs dizaines de millions de portes représentent un chiffre normal pour un microprocesseur

VLSI

Aujourd'hui plusieurs dizaines de millions de portes représentent un chiffre normal pour un microprocesseur

La loi de Moore : tous les 18 mois de 1980 à 2015

le degré d'intégration des microprocesseurs double

les coûts de production doublent

VLSI

Aujourd'hui plusieurs dizaines de millions de portes représentent un chiffre normal pour un microprocesseur

La loi de Moore : tous les 18 mois de 1980 à 2015

le degré d'intégration des microprocesseurs double

les coûts de production doublent

Techniquement :

La finesse de la gravure industrielle va atteindre bientôt 65 nm (en ce moment 90).

VLSI

Aujourd'hui plusieurs dizaines de millions de portes représentent un chiffre normal pour un microprocesseur

La loi de Moore : tous les 18 mois de 1980 à 2015

le degré d'intégration des microprocesseurs double

les coûts de production doublent

Techniquement :

La finesse de la gravure industrielle va atteindre bientôt 65 nm (en ce moment 90).

Ralentissement :

Difficulté de dissipation thermique

Effets de bruits parasites

VLSI

Introduction au problème du placement

Les composants du circuit

même hauteur

largeur différentes

Les nets relient un nombre arbitraire de composant.

Optimiser les distances c’est minimiser le temps de calcul.

Un problème qui a beaucoup de solutions mais qui reste ouvert.

Le problème du placement

Proposition de résolution

Idée : Ne pas chercher une solution immédiate

3 niveaux d’abstraction :

Niveau 1 : Les portes sont des points

Passage d’un hypergraphe à un graphe

Utilisation d’un algorithme de placement optimal existant

Modifier le résultat pour coller à nos objectifs

Abstraction – raffinements successifs

Idée : Ne pas chercher une solution immédiate

3 niveaux d’abstraction :

Niveau 1 : Les portes sont des points

Passage d’un hypergraphe à un graphe

Utilisation d’un algorithme de placement optimal existant

Modifier le résultat pour coller à nos objectifs

Niveau 2 : Les portes sont des cases carrées

Abstraction – raffinements successifs

Idée : Ne pas chercher une solution immédiate

3 niveaux d’abstraction :

Niveau 1 : Les portes sont des points

Passage d’un hypergraphe à un graphe

Utilisation d’un algorithme de placement optimal existant

Modifier le résultat pour coller à nos objectifs

Niveau 2 : Les portes sont des cases carrées

Niveau 3 : Les portes sont des rectangles – réintroduction de la donnée de largeur

Abstraction – raffinements successifs

Comment passer de l’hypergraphe d’entrée à un graphe ?

Etape 1 – Modélisation par un graphe

Etape 1 – Disparition des hypernoeuds

Etape 1 – Disparition des hypernoeuds

Etape 1 – Disparition des hypernoeuds

Etape 1 – Disparition des hypernoeuds

Etape 1 – Disparition des hypernoeuds

Etape 1 – Disparition des hypernoeuds

Quelques points sont fixés de sorte à former un cadre.

Les coordonnées des autres points seront données par l’algorithme de placement utilisé.

Problème : la solution optimale ne convient pas

Placement initial et amélioration

Quelques points sont fixés de sorte à former un cadre.

Les coordonnées des autres points seront données par l’algorithme de placement utilisé.

Problème : la solution optimale ne convient pas (trop concentrée)

Placement initial et amélioration

Quelques points sont fixés de sorte à former un cadre.

Les coordonnées des autres points seront données par l’algorithme de placement utilisé.

Problème : la solution optimale ne convient pas

Placement initial et amélioration

Notre travail :

Pondérer les arêtes et jouer avec les poids de façon à espacer le placement tout en conservant les positions relatives des points.

Sur un petit exemple

Itération 1

Itération 5

Itération 10

Solution initiale du placement 

Itération 1 

Itération 5 

Itération 10

On considère une grille quadrillée.

Initialement :

On découpe en « tranche horizontale de points » le résultat obtenu précédemment. Une tranche contient autant de points qu’il y a de cases dans une ligne de la grille.

On remplit dans l’ordre d’apparition un point dans chaque case de la grille (on détache les points fusionnés)

Etape 2 – Cell Shifting

On considère une grille cadrillée.

Initialement :

On découpe en « tranche horizontale de points » le résultat obtenu précédemment. Une tranche contient autant de points qu’il y a de cases dans une ligne de la grille.

On remplit dans l’ordre d’apparition un point dans chaque case de la grille (on détache les points fusionnés)

Amélioration du placement :

Pour tous les noeuds, on calcule une position optimale.

Si la case est vide à cet endroit on y mets le nœud

Si la case est occupée par un autre nœud, on échange les 2 nœuds si ça améliore la solution

Etape 2 – Cell Shifting

Intégration de la donnée de la largeur du composant.

Identification les cellules de la grille qui posent problème (superposition – espace perdu)

Rectification

Etape 3 - Légalisation

Conclusion

Objectifs du stage

Conclusion

Objectifs du stage

Compréhension de l’article de placement optimal

Conclusion

Objectifs du stage

Compréhension de l’article de placement optimal

Implémentation de l’article

Conclusion

Objectifs du stage

Compréhension de l’article de placement optimal

Implémentation de l’article

Proposition d’amélioration de la résolution pour coller à notre problème

Conclusion

Objectifs du stage

Compréhension de l’article de placement optimal

Implémentation de l’article

Proposition d’amélioration de la résolution pour coller à notre problème OK

Conclusion

Objectifs du stage

Compréhension de l’article de placement optimal

Implémentation de l’article

Proposition d’amélioration de la résolution pour coller à notre problème OK

Le travail en groupe

Conclusion

Objectifs du stage

Compréhension de l’article de placement optimal

Implémentation de l’article

Proposition d’amélioration de la résolution pour coller à notre problème OK

Le travail en groupe

Les 3 étapes ont été réalisées indépendamment, reste à mettre les étapes bout à bout pour éprouver l’intérêt/les améliorations de notre travail.

Conclusion

Perspectives

The International Symposium on Physical Design a lieu tous les ans.

Un concours y est ouvert pour résoudre le problème que nous traitons.

Si les tests sont concluants, nous y présenterons notre travail.

http://www.ispd.cc/

Perspectives

Les raisons d’aller à Barcelone

Jordi Cortadella

La fac

Il y a toujours de l’eau très fraiche

Il y a de supers livres :-D

Plafond du hall de la Casa Mila – Gaudi

Dans une maison du Parc Güell – Gaudi

Dans une maison du Parc Güell – Gaudi

Dans une maison du Parc Güell – Gaudi

La Sagrada Familia – Gaudi

Portail du pavellon Guell – Gaudi

La casa Balto – Gaudi

L’hôpital San Pau

L’hôpital San Pau

Fondation Miro

Fondation Miro

L’aquarium

Musée d’art contemporain

Réverbère Passeig de Gracia

Los Caracoles (restaurant)

Le Liceu (l’Opéra)

Et …

La plage !!!

Questions …