시간제약 조건하에서 순차 회로를 위한 CPLD 기술 매핑 제어 알고리즘 개발

Development of CPLD technology mapping control algorithm for Sequential Circuit under Time Constraint

시간제약 조건하에서 순차회로를 위한 새로운 CPLD(Complexity Programmable Logic Device) 기술 매핑 알고리즘을 제안한다. 본 기술매핑 알고리즘은 주어진 순차회로의 궤환을 검출한 후 궤환이 있는 변수를 임시 입력 변수로 분리한 후 조합논리 부분을 DAG(Directed Acyclic Graph)로 표현한다. DAG의 각 노드를 검색한 후, 출력 에지의 수가 2이상인 노드를 분할하지 않고 노드만을 복제(replication)하여 팬 아웃 프리 트리로 재구성한다. 이러한 구성 방법은 주어진 시간 조건 안에서 최소의 면적을 가질 수 있으며 처리 시간을 고려하기 위한 것이다. 기존의 CPLD 기술 매핑 알고리즘인 TEMPLA의 경우 팬 아웃 프리 트리를 구성할 때 출력 에지의 수가 2이상인 노드를 서브 그래프로 분할함으로서 매핑 결과 시간 제약 조건을 초과할 수 있다. 또한, TMCPLD(Technology Mapping for CPLD)의 경우는 출력 에지의 수가 2 이상인 노드를 포함한 트리를 복제하여 전체의 노드수가 증가되어 전체 수행시간이 길어지는 단점을 가지고 있다. 이러한 단점을 보완하기 위해 노드만을 복제한 팬 아웃 프리 트리의 구성방법을 제안한다. 시간제약 조건과 조사의 지연시간을 이용하여 그래프 분할이 가능한 다단의 수를 정하고, 각 노드의 OR 텀수를 비용으로 하는 초기비용과 노드 병합 후 생성될 OR 텀수인 전체비용을 계산하여 CPLD를 구성하고 있는 CLB(Configurable Logic Block)의 OR텀수보다 비용이 초과되는 노드를 분할하여 서브그래프를 구성한다. 분할된 서브그래프들은 collapsing을 통해 노드들을 병합하고, 주어진 소자의 CLB안에 있는 OR텀 개수에 맞게 Bin packing를 수행하였다. 제안한 기술매핑 알고리즘을 MCNC 논리합성 벤치마크 회로들에 적용하여 실험한 결과 기존의 CPLD 기술 매핑 툴인 TEMPLA에 비해 CLB의 수가 15.58% 감소되었다.

We propose a new CPLD(Complexity Programmable Logic Device) technology mapping algorithm improving run-time under time constraint. In our technology mapping algorithm, a given logic equation is constructed as the DAG(Directed Acyclic Graph) type, then the DAG is reconstructed by replicating the node that outdegree is more than or equal to 2. As a result, it makes delay time and the number of CLBs, run-time to be minimized. Also, after the number of multi-level is defined and cost of each nodes is calculated, the graph is partitioned in order to fit to k that is the number of OR term within CLB. The partitioned nodes are merged through collapsing and bin packing is performed in order to fit to the number of OR term within CLB(Configurable Logic Block). In the results of experiments to MCNC circuits for logic synthesis benchmark, we can shows that proposed technology mapping algorithm reduces run-time and the number of CLBs much more than the TEMPLA.