OpenPARF:基于深度学习工具包的大规模异构FPGA开源布局布线框架  

OpenPARF:An Open-source Placement and Routing Framework for Large-scale Heterogeneous FPGAs with Deep Learning Toolkit

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作  者:麦景 王嘉睿 邸志雄[3] 林亦波 MAI Jing;WANG Jiarui;DI Zhixiong;LIN Yibo(School of Computer Science,Peking University,Beijing 100871,China;School of Integrated Circuits,Peking University,Beijing 100871,China;School of Information and Science and Technology,Southwest Jiaotong University,Chengdu 611756,China)

机构地区:[1]北京大学计算机学院,北京100871 [2]北京大学集成电路学院,北京100871 [3]西南交通大学信息科学与技术学院,成都611756

出  处:《电子与信息学报》2023年第9期3118-3131,共14页Journal of Electronics & Information Technology

基  金:科技部重点研发计划(2021ZD0114702)。

摘  要:该文提出一个面向大规模可编辑逻辑门阵列(FPGA)的开源布局布线框架OpenPARF。该框架基于深度学习工具包PyTorch实现,支持GPU大规模并行计算求解。在布局算法方面,该文设计了一种新型非对称多静电场系统,对FPGA布局问题进行建模。在布线算法方面,该文支持对FPGA可编程逻辑块(CLB)内部布线资源进行准确建模,并在大规模不规则布线资源图上进行布线,提高了异构FPGA芯片布线器的性能和效率。该文在ISPD 2016和2017 FPGA竞赛数据集和工业标准级FPGA数据集上进行了实验,结果表明该框架可减少0.4%~12.7%的布线线长,并实现两倍以上布局效率提升。An Open-source Placement And Routing Framework(OpenPARF)for large-scale FPGA physical design is proposed in this paper.OpenPARF is implemented with of deep learning toolkit PyTorch and supports GPU massive parallel acceleration.For placement,the framework incorporates a novel asymmetric multi-electrostatic filed system to model the FPGA placement problem.For routing,OpenPARF integrates finer-grained internal routing of FPGA Configurable Logic Blocks(CLBs)in the routing model and supports routing on large-scale irregular routing resource graph.This study can significantly improve the FPGA routing algorithm's efficiency and effectiveness.Experimental results on ISPD 2016 and ISPD 2017 FPGA conest benchmarks and industrial-level FPGA benchmarks demonstrate that OpenPARF can achieve 0.4%~12.7%improvement in routed wirelength and more than two times speedup in placement.

关 键 词:集成电路设计与设计自动化 物理实现 FPGA 布局布线 机器学习 

分 类 号:TN47[电子电信—微电子学与固体电子学]

 

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