Введение к работе
Актуальность работы
Прогресс в развитии нанотехнологий, отражающийся в дальнейшем уменьшении технологических размеров транзисторов и проводников, приводит к систематическому отставанию САПР СБИС от технологических возможностей. Поэтому существует потребность в новых, более эффективных методах и алгоритмах проектирования цифровых СБИС. Это обусловлено также ростом числа элементов на кристалле.
Имеет место необходимость проектирования схем на основе все более популярных в мире СБИС типа ПЛИС / СБМК. Следовательно, разрабатываемые методы и алгоритмы должны быть адаптированы к интегральным схемам этих типов.
Существует также необходимость использования методов обфускации (т.е. маскирования, сокрытия реализуемых функций) при проектировании цифровых схем. Эта необходимость связана с наличием IP-пиратства и несанкционированного воспроизведения при проектировании и производстве СБИС.
Все это делает тему данной диссертации крайне актуальной.
Цель диссертационной работы состоит в разработке новых высокопроизводительных и эффективных методов оптимального проектирования комбинационных цифровых схем на основе ПЛИС / СБМК. Для достижения данной цели в диссертационной работе решаются следующие задачи:
- проведение обзора литературы по типам ПЛИС / СБМК
ведущих фирм-производителей, а также методов
проектирования СБИС на их основе;
разработка и программная реализация методов и алгоритмов оптимизации универсального логического модуля (УЛМ) ПЛИС и СБМК;
разработка и программная реализация методов и алгоритмов оптимального отображения больших комбинационных схем в логический базис ПЛИС и СБМК;
- разработка и программная реализация методов обфускации
комбинационных схем;
- проведение численных экспериментов с предложенными
методами и алгоритмами с целью исследования их
эффективности.
Научная новизна результатов, представленных в данной диссертационной работе, заключается в следующем:
- предложены методы оптимального отображения больших
комбинационных схем в логический базис ПЛИС и СБМК;
разработан алгоритм оптимизации универсального логического модуля ПЛИС и СБМК;
предложен алгоритм оптимизации больших комбинационных схем в базисе ПЛИС и СБМК, использующий представление схемы в виде диаграмм двоичных решений (BDD);
разработаны алгоритмы обфускации комбинационных схем в базисе ПЛИС и СБМК, основанные на введении в схему конечных автоматов и на вставлении в схему фиктивных демпфирующих циклов;
с помощью численных экспериментов, выполненных для ряда стандартных тестовых схем, показана эффективность предложенных методов и алгоритмов.
Методика проведения исследований разработанных методов и предлагаемых алгоритмов включает использование аппарата дискретной математики, теории Булевых алгебр, теории графов, в частности технологии диаграмм двоичных решений (BDD), теории оптимизации, компьютерного моделирования.
Реализация
На базе предложенных методов и алгоритмов разработан комплекс программ оптимизации УЛМ, оптимального отображения больших комбинационных схем в базис логических элементов ПЛИС и СБМК, обфускации комбинационных схем, реализованных на ПЛИС и СБМК.
Практическая значимость работы
Методы и алгоритмы, предложенные в данной работе, а также компьютерные программы, разработанные на их основе, могут быть использованы для эффективного проектирования СБИС и систем на кристалле на основе ПЛИС и СБМК, в том числе производимых ведущими фирмами, с проектными нормами 90-45-28 нм.
Апробация работы
Результаты данной работы были доложены:
на 17 всероссийской межвузовской научно-технической конференции
«Микроэлектроника и информатика — 2010» (Зеленоград, 28-30 апреля
20 Юг).
на XXXVII международной конференции «Новые информационные технологии в науке, социологии, экономике и бизнесе» (IT S&E'IO, 1-10 октября 2010г. Украина, Гурзуф).
на международной научно-технической конференции «Проектирование систем на кристалле: тенденции развития и проблемы» (МИЭТ, октябрь 2010).
на семнадцатой ежегодной международной научно-технической конференции студентов и аспирантов "Радиоэлектроника, электроника и энергетика" (МЭИ, февраль 2011).
на 38-й международной конференции «Информационные технологии в науке, образовании, телекоммуникации и бизнесе» ( Ялта, 20-30 мая 2011)
Публикации
Результаты автора по теме диссертации опубликованы в 8 работах. Список работ приведен в конце автореферата.
Структура и объем работы
