10、基于阵列的可重构架构的互连感知流水线综合

基于阵列的可重构架构的互连感知流水线综合

1. 引言

循环流水线是加速耗时循环执行的强大技术。在深亚微米工艺时代，互连延迟（尤其是全局互连延迟）对性能的影响愈发显著，因为随着工艺的不断发展，门延迟越来越小，而互连延迟几乎保持不变。因此，在高级综合中不能再忽视互连延迟这一因素，考虑互连延迟的流水线综合有望提升设计性能。然而，此前很少有工作能同时考虑循环流水线技术和互连延迟，这可能限制了最终性能的提升。

2. 预备知识

2.1 循环流水线技术

循环流水线技术的主要类别之一是模调度。模调度的目标是为循环的一次迭代生成一个调度，使得该调度能以规则的间隔重复，同时满足迭代内和迭代间的依赖关系以及资源约束。这个间隔称为启动间隔（II），它反映了调度循环的性能。II 与时钟周期（cp）乘积的倒数称为吞吐量，吞吐量越大，循环执行速度越快。一次迭代的执行时间称为延迟。

摆动模调度（SMS）是一种代表性的模调度算法，它可以减少调度所需的寄存器数量。其核心在于采用了新颖的节点排序技术，使调度器能将每个节点尽可能靠近其前驱和后继节点放置，从而最小化寄存器的生命周期。当调度一个操作时，会根据该操作在部分调度中的邻居情况采用不同的调度方式。

2.2 目标架构

目标架构是一个二维的岛状阵列，每个岛的大小使得岛内的计算和通信能在一个时钟周期内完成。岛与岛之间的数据传输可能需要多个周期。

每个岛包含以下组件：
1. 功能单元，如加法器、多路复用器、乘法器等。
2. 本地寄存器，作为每个岛的本地存储元素。
3. 通信接口，用于逐周期进行岛间数据传输。
4. 有限状态