[发明专利]架构优化器

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于自动生成针对定制集成电路(IC)或专用集成电路(ASIC)的最佳架构的方法。

背景技术

现代计算机芯片包括一个或多个处理器(CPU)以及某些共享和私有的高速缓存和存储器。另外，所有的现代嵌入式计算机芯片包含多个输入-输出单元以高速进行相对于处理器的数据移入和移出。这些芯片通常安装至诸如蜂窝电话等的装置、如针对现代电视设备的视频和音乐播放器那样的各种类型的消费和媒体设备、医疗装置、汽车、全球定位系统、通信装置、卫星以及遥感设备。

计算的性质在各种应用之间差别很大。针对各种不同应用采用相同的芯片将会导致应用所需的内容相对于芯片所提供的内容之间极大不匹配。这通常会导致针对芯片内的处理资源的利用不足、由此造成诸如比所需电力消耗高的电力消耗等的价格和操作细节方面的过度开销，或者会导致针对所研究的任务的处理能力不足而迫使供应商将劣质产品提供至市场。ASIC或ASIP可带来定制能力以针对所研究的特定应用构建定制IC。但该特定应用是IC能够进行的惟一一个应用。设计ASIP可带来功率的所有优点和计算能力的完美匹配，但却是昂贵且耗时的解决方案。这需花费若干人年(man year)以及数千万美元来设计仅用于一个应用的ASIP。

通常，芯片设计过程在算法设计者指定芯片必须进行的所有功能时开始。这通常以如C或Matlab那样的语言来实现。然后，芯片专家、工具工程师、验证工程师和固件工程师的团队工作许多人年来将该算法映射到硬件芯片和相关固件。该团队使用现成的处理器，该现成的处理器已得到证实但可能存在性能限制，这是因为标准架构可能无法很好地适合算法。

替代方法是设计定制架构和定制硬件来实现期望算法的高性能。计算机架构是计算机系统的计算、通信和数据存储元件(硬件)、这些组件如何相互作用(机器组织)以及如何控制这些组件(指令集)的详细规格。机器的架构确定了能够最高效地进行哪些计算、以及将最佳地进行哪些形式的数据组织和程序设计。

定制芯片方法是非常昂贵的过程并且从成本超支到技术问题也充满风险。发展尖端定制IC设计引入了需要解决的许多问题。较高的处理速度已将本来是纯数字的状况引入到模拟域，这些状况诸如多重时钟区域、日益复杂的时钟乘法和同步技术、噪声控制以及高速I/O等。

增加的设计复杂性的另一影响是实现成功设计可能需要额外数量的生产周转次数。又一问题是熟练工人的可用性。ASIC电路设计的快速发展已造成熟练IC工程师的短缺。

发明内容

在一个方面中，公开了一种用于自动生成利用计算机可读代码或模型描述的定制集成电路(IC)的系统和方法。所述IC具有至少一个或多个时序制约和硬件制约。所述系统从所述计算机可读代码的静态配置文件和动态配置文件提取用于定义处理器架构的参数；使用架构优化器(AO)，通过改变处理器的一个或多个参数来迭代地优化所述处理器架构，直到满足了被表示为成本函数的所有时序制约和硬件制约为止；以及将所生成的所述处理器架构综合为所述定制集成电路的计算机可读描述以用于半导体制造。