Details

Autor(en) / Beteiligte

• Blesken, Matthias W
• Rückert, Ulrich
• Meerkötter, Klaus

Titel

Ein Mehrzieloptimierungsansatz zur Dimensionierung ressourceneffizienter integrierter Schaltungen : = A multiobjective approach to dimension resource efficient integrated circuits [Elektronische Ressource]

Erscheinungsjahr

2012

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• Volltext

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Beschreibungen/Notizen

• Tag der Verteidigung: 16.11.2011
• Paderborn, Univ., Diss., 2011
• Open Access
• ger: Die Aufgabe des Entwicklers einer integrierten Schaltung besteht darin, den Verbrauch der einen Ressource gegen den der anderen abzuwägen und mittels der freien Parameter einen optimalen Kompromiss herbeizuführen. Die Suche nach solchen Parametern wird als Entwurfsraumexploration bezeichnet. Mathematisch entspricht die Suchraumexploration dem Lösen eines Mehrzieloptimierungsproblems (MOP). Dieses MOP ergibt sich auf natürliche Weise durch Definition von Ressourcenmaßen und dessen Lösung (Pareto-Menge) lässt sich algorithmisch approximieren. Im Rahmen dieser Arbeit wurde der Mehrzieloptimierungsansatz verfolgt, um die Entwurfsraumexploration integrierter Schaltungen durch mathematische Mehrzieloptimierungsalgorithmen zu unterstützen. Nachdem der Mehrzieloptimierungsansatz für Standardzellen, betrieben bei voller Versor-gungsspannung, eingeführt und dessen Vorteile aufgezeigt wurden, konnten die Algorithmen zur Dimensionierung einer 57 Zellen umfassenden Bibliothek verwendet werden. Mit diesen wurden Schaltungen synthetisiert, die mit einer Versorgungsspannung unterhalb der Transistoren-Schwellspannung (Subschwellbereich) ressourceneffizient funktionieren. Eine SRAM-Zelle wurde dimensioniert, so dass sie sowohl bei voller Versorgungsspannung als auch im Subschwellbereich ressourceneffizient betrieben werden kann. Durch Vergleiche verschiedener Mehrzieloptimierungsalgorithmen unter Betrachtung diverser Schaltungen konnten Vor- und Nachteile bewertet werden.
• eng: The task of developing an integrated circuit demands to trade off the consumption of one resource against others and cause an optimal compromise by choosing values for free parameters. The search for such parameters is named search space exploration. Mathematically the search space exploration equals solving a multi-objective optimization problem (MOP). This MOP arises naturally from the definition of resource measures and its solution (Pareto set) can be approximated algorithmically. In the context of this work the multi-objective optimization approach was perused to support the search space exploration of integrated circuits by mathematical multi-objective optimization algorithms. After the multi-objective approach was introduced for standard cells operating at full supply voltage and its advantages were demonstrated the algorithms could be applied to dimension a library of 57 standard cells. Using those circuits operating resource efficiently at supply voltages below the transistors threshold voltages are synthesized. An SRAM-cell was dimensioned such that it operates resource efficiently at full supply voltage as well as in sub-threshold. Comparing different multi-objective optimization algorithms by applying them to various integrated circuits advantages and disadvantages could be evaluated.