بررسی و شبیه سازی الگوریتم های تکاملی جهت بهینه سازی جادهی در ساختار مدارات fpga

ظهور پیشرفت های بسیار چشمگیر در صنایع الکترونیک، طراحان را ملزم به ارائه ی روش هایی از طراحی منطبق بر نیازهای روز می کند. از این بین، یکی از حوزه هایی که سرعت به روزرسانی بسیار بالایی را می طلبد، مدارات و سیستم های vlsi است. مدارات مجتمع در مقیاس های بزرگ، ویژگی ها و محدودیت های خاص خود را دارند. این مدارات، باید قابلیت جای گیری مناسب در فضای تراشه را داشته باشند. با توجه به اینکه اندازهی قطعات در حال کوچک تر شدن است؛ فضای اختصاص یافته به هر تابع مداری نیز کاهش می یابد. بنابراین جای گیری این قطعات بر سطح تراشه ها مهم تر می شود. یک تراشه، قبل از قابل ساخت شدن فرآیند بسیار دقیقی را طی می کند و مراحل متنوعی را می گذراند. یکی از مراحلی که درست قبل از ساخت تراشه وجود دارد، مرحلهی طراحی فیزیکی است. این مرحله در طراحی مدارات مجتمع خطی ابتدا بستر لازم را برای پیاده سازی اصول طراحی فراهم می کند، سپس اجزای مختلف مداری را جایابی می کند و ارتباط بین اجزای ذکر شده را سازمان دهی می کند. در واقع، جایابی مکان دقیق هر کدام از پارامتر های مداری را بر اساس الگوریتم های بهینه سازی نمایش می دهد. از آنجایی که ساختار مسئله ی جایابی به گونه ای است که معمولاً پاسخ روشن و شفافی ارائه نمی شود، استفاده از الگوریتم ها برای به دست آوردن دسته جواب های بهینه الزامی است. الگوریتم بهینه سازی مورد استفاده در این مسئله بهینه سازی گروه ذرات بود که به عنوان یکی از مدرن ترین و کاراترین الگوریتم ها در مباحث بهینه سازی شناخته شده است. چون توابع هدف بهینه سازی تعریف شده طول سیم و همپوشانی بودند، الگوریتم باید به نحوی استفاده می شد که هر دو را بهینه کند. اما عملکرد بهینهی هر دو به صورت همزمان امکان پذیر نبود، بنابراین ساختار الگوریتم باید به نحوی تغییر می کرد که هر دو تابع هدف در امر بهینه سازی دخیل باشند و مناسب ترین راه حل موجود آن استفاده از الگوریتم چند هدفه بود. هر کدام از اجزای مداری قابل مکان یابی در فضایی مستطیلی شکل به نام ماژول تعریف می شوند. الگوریتم بهینه سازی در ساختار سیستم هایی با ماژول های ناهمگون و fpga ها اعمال شد که هر کدام الزامات خاص خود را داشتند. نتایج اعمال الگوریتم چند هدفه به مداری با ماژول های ناهمگون و مقایسه ی آن با سایر روش ها اثبات خوبی برای استفاده از الگوریتم منظور اعمال می شود. قبل از توضیح مسئله در مورد fpga ها باید متذکر شد که ساختار بلوک ها (ماژول ها) در یک fpga با مداری با ماژول های ناهمگون تفاوت اساسی دارد: اول اینکه این بلوک ها بر خلاف ماژول های یادشده، کاملاً با یکدیگر همسان هستند. مورد دوم اینکه فضای درگیر در این بلوک ها، فضایی گسسته بود. بنابراین الگوریتم برای تأمین این اهداف بهینه سازی باید تغییر می کرد. در کنار خاصیت چند هدفه بودن، باید گسسته نیز بود. نتایج استفاده از الگوریتم چند هدفهی گسسته مختص fpga در داده های تست متفاوت و مقایسه با سایر روش ها، گویای این موضوع بود که می توان از این تئوری در طراحی بهره برد.