[发明专利]一种固定极性里德穆勒电路延时和面积的优化方法

摘要

本发明公开了一种固定极性里德穆勒电路延时和面积的优化方法，特点是根据固定极性里德穆勒表达式特点，利用代数法对极性表达式进行化简；再基于延时和面积模型，利用延时分解来计算固定极性里德穆勒电路的延时和面积，并综合两者得到极性适应度函数；然后建立固定极性和粒子群个体对应关系，结合列表技术，利用粒子群优化算法对固定极性里德穆勒电路进行最佳延时和面积极性搜索；通过对MCNC Benchmark电路测试表明，对较大规模固定极性里德穆勒电路具有较好的优化效果。

主权项

1.一种固定极性里德穆勒电路延时和面积的优化方法，其特征在于根据固定极性里德穆勒表达式特点，利用代数法对极性表达式进行化简；再基于延时和面积模型，利用延时分解来计算固定极性里德穆勒电路的延时和面积，并综合两者得到极性适应度函数；然后建立固定极性和粒子群个体对应关系，结合列表技术，利用粒子群优化算法对固定极性里德穆勒电路进行最佳延时和面积极性搜索；具体步骤为：1)选择进化代数大于100代，小于150代，读入电路，表示为函数n为函数f(x_n-1，x_n-2，…，x_k，…，x₀)的变量数，(x_n-1，x_n-2，…，x_k，…，x₀)为函数f(x_n-1，x_n-2，…，x_k，…，x₀)的n个变量，∑为或运算符；a_i是最小项系数，且a_i∈{0，1}，i为最小项序数，用二进制数表示为(i_n-1i_n-2…i_k…i₀)，m_i是最小项，表示n个变量相与，其中x_k与i_k的关系为：当i_k＝1时，x_k为正变量，当i_k＝0时，x_k为负变量，其中k为正整数，且0≤k≤n-1；利用列表技术将函数转换为p极性的固定极性里德穆勒表达式：p为固定极性里德穆勒表达式的极性值，用二进制数表示为(p_n-1p_n-2…p_g…p₀)，为异或运算符；b_j为与项系数，且b_j∈{0，1}；j为与项序数，用二进制数表示为(j_n-1j_n-2…j_g…j₀)，π_j为与项，表示n个变量相与，则x_g与j_g和p_g的关系为：当j_g＝0，p_g＝0时，x_g为1；当j_g＝1，p_g＝0时，x_g为正变量；当j_g＝0，p_g＝1时，x_g为1；当j_g＝1，p_g＝1时，x_g为负变量，其中g为正整数，且0≤g≤n-1；2)初始化粒子群：将变量数n定义为粒子群的空间维数，将极性定义为粒子群的粒子，将极性值p定义为粒子群的粒子位置，在n维空间中任意选取M个粒子并随机生成该M个粒子的初始位置和初始速度，将每个粒子的初始速度作为该粒子的当前速度，将此时每个粒子的初始位置作为该粒子的当前位置，同时也是粒子的当前最优位置，将M个粒子的初始位置中的最优初始位置作为粒子群的当前最优位置，然后选择1作为当前进化代数；3)根据当前进化代数，选择粒子的当前位置作为固定极性里德穆勒表达式的极性值，用代数法对所有极性的固定极性里德穆勒表达式进行化简；4)对于化简后的固定极性里德穆勒电路，将电路的每个多输入门分解成二输入门，并定义最短的关键路径延时为电路延时，电路中的节点总数为电路面积，估计每个粒子位置对应的固定极性里德穆勒电路的电路面积和电路延时，将第m个粒子位置对应的固定极性里德穆勒电路的电路面积和电路延时分别定义为A(X_m)和d(X_m)，其中1≤m≤M，将初始化粒子群的电路面积总和以及电路延时总和分别定义为A_total和d_total；定义第m个粒子位置对应的适应度函数为fitness(X_m)＝α*A(X_m)/A_total+(1-α)*d(X_m)/d_total，式中α是优化权重值，表示面积优化在整个优化中所占的份额，其取值为0.1～0.9；计算所有粒子的适应度函数，更新粒子的当前速度和当前位置，将每个粒子的最新速度作为该粒子的当前速度，将每个粒子的最新位置作为该粒子的当前位置，将该粒子的当前位置与该粒子的当前最优位置进行比较，选择适应度函数较小值所对应的粒子位置作为该粒子新的当前最优位置，再比较所有粒子新的当前最优位置，将具有最小适应度函数所对应的粒子的当前最优位置作为粒子群新的当前最优位置；5)判断当前代数是否为最大进化代数，若不是，转到步骤3)，否则进入步骤6)；6)将粒子群新的当前最优位置所对应的固定极性里德穆勒表达式的极性作为最优极性输出，将该最优极性对应的固定极性里德穆勒电路的延时和面积作为固定极性里德穆勒电路的最佳延时和最佳面积输出。