FPGA电路的负载建模方法
专利汇可以提供FPGA电路的负载建模方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 属于集成 电路 技术领域，具体为一种FPGA电路的负载建模方法。本发明方法包括：关键电路模 块 内负载建模，通过训练金属线寄生负载 电阻 和电容与线长和线端点晶体管尺寸之间的函数关系，建立寄生电阻电容关于线长的函数模型；关键电路模块间负载建模，通过增长线负载长度的方法得到金属线在最大耦合情况下的寄生电阻电容值随线长的变化关系；关键电路扇出单元负载建模，通过建立一种扇出单元的等效电路，使得等效单元具有和原扇出电路相同的对延时的影响能 力 。本发明运用在FPGA电路的仿真中，在不设计版图，仅有电路晶体管宽度的前提下就能够预测出带扇出负载的版图后仿延时值，从而能够辅助决策出最优的电路晶体管尺寸，节省电路设计优化时间。，下面是FPGA电路的负载建模方法专利的具体信息内容。
1.一种FPGA电路的负载建模方法，其中，FPGA由重复单元TILE组成，TILE包括互连线和可编程逻辑块，其特征在于，包括关键电路模块内负载建模、关键电路模块间连线负载建模以及关键电路扇出单元负载建模；
首先，提取多组线长、端点晶体管宽度、对应的线电阻电容作为样本集合，然后利用机器学习中的梯度下降方法建立模块内线负载模型；
然后，再提取多组线长、对应的线电阻电容作为样本集合，再利用机器学习的中线性回归方法建立模块间线负载模型；
最后，构建MUX的等效电路，并利用机器学习中的聚类方法建立扇出单元的负载模型。
2.根据权利要求1所述的FPGA电路的负载建模方法，其特征在于，具体步骤为：
第一步，模块内负载建模：
模块内负载建模旨在提取出模块内金属线的寄生电阻R和寄生电容C；先得到一些线长和端点晶体管宽度的样本输入变量集合，再得到每个样本输入变量对应的寄生电阻R和寄生电容C，采用无监督学习方法建立线长L和端点晶体管宽度W到R,C的拟合关系；这个关系在训练样本输入完毕之后被确定了下来；之后使用这个关系式的时候，只需要输入线长L和端点晶体管宽度W，即计算出寄生电阻R和寄生电容C的预测值；
第二步，模块间负载建模：
改变金属线的长度，会得到不同的电阻和电容的取值，根据基本的电阻电容随长度和面积的变化公式，得到电阻和电容与一个固定宽度和厚度的金属线长L成正比关系；因此，同样可以利用无监督学习方法，得到线寄生电阻电容随线长L变化的关系；利用这个关系，即可根据输入金属线的长度L，得出预测的模块间线寄生电阻电容的大小；
第三步，扇出单元负载建模：
扇出负载模型只保留MUX电路的第一级传输管和上拉电路，相应的缓冲器也由一个反相器代替，由电阻R和源漏短接的宽度为WP和WN的晶体管代表寄生电阻电容；该模型保留了原始电路中的上拉网络，在建立模型的时候输入与实际扇出单元版图产生的延时相当的有源负载宽度值和电阻值作为一个样本，逐渐增大扇出数量，得到多组这样的样本；这些样本都落在一个较小的有界空间内，在这个有界空间中采用无监督学习模型，找到一个代替点来作为这个空间的最终选取点，这个点代表的值也就是有源负载的数值。
3.根据权利要求2所述的FPGA电路的负载建模方法，其特征在于，所述模块内负载建模的具体过程如下：
用金属线长L表示寄生参数和连线长度以及晶体管宽度的关系：
L＝2Len+2Hg+∑wi
式中，Len是面积模型提供的版图长度预测，Hg是面积模型提供的版图高度预测，Wi是和该节点相连的多个晶体管宽度；
接下来建立R和C关于L的函数关系：利用已有的版图后仿结果作为采样数据集，利用批梯度的计算方法，计算出R和C关于L的函数关系；具体来说，一个版图有一个后仿结果，通过扫描不同的R和C值，找到一对R和C使得模型的延时和后仿一样，这样多个版图就对应多对RC，相当于多个采样数据；假设R和C关于L的函数关系的关系为：
这里用小写的字母表示R、C和L的一个取值，之后将用大写字母表示相应的采样数据向量；θR和θC为系数向量，确定方式如下：
定义估计值和版图后仿结果之间的误差函数J(θ):
上式表示m个采样点实际版图后仿结果yi和预测值hθ(xi)的误差平方和，用矩阵的方法表示为：
目标是让误差函数最小，对θ求导数：
然后令导数为零： 最后得到结果：
θ＝(XTX)-1XTY
通过m个采样数据，计算出R和C关于L的函数关系中的系数：
式中:
θR＝[θR0，θRllT
θC＝[θC0,θC1]T
YR＝[r1，r2，…，rm]T
YC＝[c1，c2，…，cm]T
根据系数θR，θC，即可计算模块内线寄生电阻电容；式中L以微米为单位，R以欧姆为单位，C以飞法为单位。
4.根据权利要求3所述的FPGA电路的负载建模方法，其特征在于，所述模块间负载建模的具体过程为：
模块间负载建模的公式和模块内负载建模相似，但是去除了端点晶体管宽度的影响，线长由当前关键电路的类型决定，具体表示为：
L为预估的线长，W为TILE的版图宽度，STEP为跨越的TILE数量；
得到线长预估值后，继续采用回归方法，得到预测的模块间线寄生电阻和寄生电容。
5.根据权利要求4所述的FPGA电路的负载建模方法，其特征在于，所述扇出单元负载建模的具体过程为：
在实现聚类算法的过程中，首先要确定半径eps和密度阈值MinPts，对于任意一个数据点，以它为中心半径eps的圆内所有数据点数量大于MinPts，那它就是核心点；否则看他周围有没有核心点，有的话它是边界点，否则就是离群点；根据eps和MinPts，统计判断所有数据是核心点、边界点或者离群点，并将离群点删除；然后如果核心点之间的距离小于MinPts，就将两个核心点连接在一起，这样就形成了若干组，将边界点分配到距离它最近的核心点范围内，形成最终的聚类结果。
FPGA电路的负载建模方法
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