8、专用VLSI架构及其设计方法解析

专用VLSI架构及其设计方法解析

在VLSI（超大规模集成电路）架构设计领域，架构的设计与优化是提升电路性能和效率的关键。本文将深入探讨专用VLSI架构的相关概念、性能指标以及几种常见的架构重组方法。

1. 架构设计参考与性能指标

在进行架构设计时，一种简单的同构架构虽不能高效利用硬件资源，但可作为参考，用于探讨各种架构重组的利弊。同时，我们可将其视为一个假设的起点，通过一系列等价变换可得到更复杂的架构。

为了评估不同架构的性能，我们引入了以下几个关键的性能指标：
- 每个数据项的周期数（$$） ：表示释放两个连续数据项之间的计算周期数，通常也等于接受两个后续数据项之间的计算周期数。
- 最长路径延迟（$tlp$） ：指数据在给定数字网络中沿最长组合路径传播所需的时间，通常以纳秒（ns）为单位。最长路径长度限制了架构的运行速度，为使电路正常工作，必须保证在单个计算周期$Tcp$内达到稳定状态，即$tlp ≤ Tcp$。
- 每个数据项的时间（$T$） ：表示释放两个后续数据项之间的时间间隔，可根据应用场景以不同单位表示。$T = · Tcp ≥ · tlp$，当电路以最快时钟速率运行时取等号。
- 数据吞吐量（$$） ：是衡量计算性能最有意义的指标，以单位时间内处理的数据项或操作数表示。计算公式为$ = fcp / = 1 / ( · Tcp) ≤ 1 / ( · tlp)$，我们通常关注最大吞吐量，此时$Tcp = tlp$。
- 延迟（$L$）