6、专用VLSI架构算法适配性与架构融合方案探究

专用VLSI架构算法适配性与架构融合方案探究

在硬件设计领域，将算法适配到专用超大规模集成电路（VLSI）架构是一项关键任务。不同的算法对硬件的要求各异，而市场又期望在性能、灵活性、低功耗和设计便捷性之间取得平衡。接下来，我们将深入探讨哪些算法适合专用VLSI架构，以及如何融合不同架构的优势。

适合专用VLSI架构的算法标准

硬件和软件的成本考量有所不同。例如，软件中数据字内的位排列操作需顺序执行，耗时较长；而在硬件中，这只是子电路间交叉的简单连线。微计算机中查找表（LUT）资源丰富且成本低，但大规模片上RAM和ROM会占用ASIC设计的大量时序和面积预算。以下是算法适合专用VLSI架构的十条标准：
1. 主要处理任务间松耦合 ：整体数据处理可分解为交互简单且固定的任务。重要的是为每个任务明确功能规范，并确保任务间交互可控。否则，架构设计、功能验证、优化和复用都会变得异常困难。
2. 简单的控制流 ：计算的控制流简单，具体体现在两个方面：
- 操作过程不太依赖处理的数据，每个循环的迭代次数预先已知且恒定。
- 应用不需要过多不同的计算方式、操作模式、数据格式和参数设置。
简单控制流的好处有两点。一方面，可预估满足性能目标所需的数据路径资源，从而设计芯片架构，无需统计方法来估计计算负担和确定数据存储器大小。另一方面，数据路径控制可由小型、快速、节能且易于验证的计数器和有限状态机（FSM）处理。而复杂的操作过程，如大量依赖数据的分支和多任务处理，更适合由存储微代码控制的处理器架构。
3. 规则的数据流 ：数据流动规则，处理基于少量相