Die klassischen Verfahren der Zeitanalyse digitaler Schaltungen beruhen auf WorstCase Abschätzungen der Verzögerungen von Gattern und Leitungen, die als Intervalle angegeben werden und Eingangsparameter für die Analyse kritischer Pfade sind. Für aktuelle und künftige Technologien in 90 nm und darunter ist dieser Ansatz nicht mehr zielführend und ein fundamentaler Paradigmenwechsel ist erforderlich.

Hier bestimmen bereits einige wenige Atome die Funktionalität elementarer Komponenten, deren Parameter wie beispielsweise Schaltgeschwindigkeit und Stromverbrauch daher großen Schwankungen unterliegen. Ursachen hierfür sind nicht nur Fertigungstoleranzen etwa aufgrund der Auflösung in der Lithographie sondern auch physikalisch bedingte Quanteneffekte. Für den erfolgreichen Entwurf von Schaltungen in der Zukunft werden also Werkzeuge benötigt, die diese Effekte sowohl analysieren als auch bei der Synthese berücksichtigen können.

In der Vorlesung werden zunächst allgemeine, moderner Entwurfssoftware zugrundeliegende Algorithmen vorgestellt. Anschließend werden die in den verschiedenen Entwurfsebenen bei der Synthese, Analyse und Test von Schaltungen zu lösenden Probleme behandelt und aufgezeigt, wie sich diese algorithmisch lösen lassen. Auf die neuen Anforderungen der zukünftigen Nanometer-Technologien wird dabei besonderer Wert gelegt. Der Schwerpunkt der Vorlesung liegt dabei immer auf dem Entwurf von Software zum Schaltungsdesign und weniger auf dem Entwurf der Schaltungen selbst. Der Inhalt der Vorlesung wird im Rahmen von Übungen vertieft.

Inhaltsübersicht:

• Einführung, grundlegende Algorithmen
• Layout
• Transistor-Level: Simulation, statistisches Timing, Test
• Switch-Level: CSAW-Modell, Simulation, Partitionierung, Synthese, Test
• Gate-Level: Synthese und Optimierung, Analyse, Test
• RT-Level: High-Level Synthese, Zwischendarstellungen, Resource Scheduling and Allocation, Analyse
• Architectural-Level: Modellierung, von der Spezifikation zur Verhaltensbeschreibung, Analyse

News

Ab dem 17. April finden die Veranstaltungen im Seminarraum des ITI (3.175, Pfaffenwaldring 47) statt!
Beginning with April 17th the lectures will take place in the ITI seminar room (3.175, Pfaffenwaldring 47)!

Vorlesung: Prof. Dr. H.-J. Wunderlich

Übungen

• Dipl.-Inform. Melanie Elm
• Dipl.-Inf. Stefan Holst

Vorlesungstermine

• Dienstags, 14:00 - 15:30, Raum V47.05 (Vorlesung)
• Donnerstags, 14:00 - 15:30, Raum V47.04 (Vorlesung/Übung)

Material

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• Chapter 1: Introduction (Rev 2)
• Chapter 2: Electrical Simulation (Rev 1)
• Chapter 2: Gradient Descent (Rev 1)
• Chapter 2: Quadratic Assignment (Rev 1)
• Chapter 3: Pin Assignment (Rev 1)
• Chapter 3: Lee Routing (Rev 1)
• Chapter 3: Compaction (Rev 1)
• Chapter 4: Algebraic Methods (complete, Rev 1)
• Chapter 5: Graphs - Shortest Path and Trees (Rev 2)
• Chapter 5: Graphs - Coloring, Covering, Cliques (Rev 1)
• Chapter 5: Graphs - Partitioning (Rev 1)
• Chapter 7: Miscellaneous Topics in Test and Diagnosis (Rev 1)

Exercises

• Exercise 1: Continuous Approaches
• Exercise 2: Grid Based Methods
• Exercise 3: Two Level Exact
• Exercise 4: Multi Level Minimization
• Exercise 5: Shortest Paths
• Exercise 6: Partitioning

Literatur

• G. De Micheli: Synthesis and Optimization of Digital Circuits, McGrawHill, New York, NY, USA, 1994.
• Hachtel, G. D. and Somenzi: Logic Synthesis and Verification Algorithms, Kluwer Academic Publishers, Norwell, MA, USA, 2000.
• Ban Wong, Anurag Mittal, Yu Cao: Nano-CMOS Circuit and Physical Design, John Wiley & Sons Inc, 2004.
• Ashish Srivastava, Dennis Sylvester, David Blaauw: Statistical Analysis and Optimization for VLSI: Timing and Power, Springer, 2005.
• Jens Lienig: Layoutsynthese elektronischer Schaltungen - Grundlegende Algorithmen fuer die Entwurfsautomatisierung, Springer, 2006.
• William Randolph Simpson; John W Sheppard: System test and diagnosis, Kluwer Academic, 1994.
• E. Börger: Architecture design and validation methods, Springer, 2000.
• Anand Raghunathan; Niraj K Jha; Sujit Dey: High-level power analysis and optimization, Kluwer Academic, 1998.

Anmerkungen

Hauptstudium, Studiengänge Informatik (Teil der Vertiefungslinie Rechnerarchitektur) und Softwaretechnik, 3V+1Ü

Formulare für Rechnerzugänge: werden in den Übungen verteilt