西安電子科技大學在EDA硬件仿真編譯領域取得系列重要學術成果

　　【儀表網 研發快訊】近日，西安電子科技大學集成電路學部游海龍教授、李聰教授課題組在EDA中的硬件仿真編譯領域取得一系列新進展和重要學術成果，研究成果相繼被IEEE Transactions on Computer-Aided Design of Integrated Circuits and Systems(TCAD，CCFA類)和EDA領域國際頂級會議(ICCAD、DATE)接收和發表，是學校作為第一作者單位第一篇被ICCAD會議收錄的論文。相關研究工作獲得國家自然科學基金項目、華為技術有限公司、上海思爾芯技術股份有限公司等校企合作項目資助，相關成果應用于我國硬件仿真器研發。
 

　　硬件仿真器(EMU)以其容量、性能、可調試性方面的獨特優勢，從誕生以來不斷發展，已經是仿真驗證中的基礎性EDA工具，也引領著芯片驗證技術的不斷革新。硬件編譯技術是硬件仿真器研發的關鍵。課題組面向FPGA、專用CPU等兩種技術路線的EMU中電路劃分，求解經典的超圖劃分N-P難問題領域，創新提出了面向多FPGA系統、處理器調度驅動的電路劃分框架，實現了數十億規模的超圖劃分高效優化求解，取得了相關成果。
 

　　為解決數十億規模的電路仿真中調度驅動的劃分問題，2024國際計算機輔助設計會議(ICCAD)收錄了研究團隊最新研究成果，在 TopoOrderPart: a Multi-level Scheduling-Driven Partitioning framework for Processor-based Emulation 的論文中，創新性地提出一種拓撲序均衡感知的電路劃分算法框架。該方法通過將大規模電路根據拓撲序均衡度進行高效的聚類，巧妙地利用電路節點的連接度和拓撲均衡度獲取初始結果，進而在每一層展開電路上進行有效的改善，實現了編譯流程中的高質量劃分。這一創新性方法不僅填補了調度驅動的電路劃分方向的研究空白，也為高性能的硬件仿真提供了重要研究思路。該工作的第一作者為集成電路學部2022級博士研究生畢舜陽，西安電子科技大學為第一完成單位，游海龍教授為通訊作者。
 

拓撲序均衡感知的電路劃分方法
 

　　為解決因多FPGA系統拓撲、TDM等因素導致劃分后電路時序性能下降的問題，研究團隊在 MaPart: An Efficient Multi-FPGA System-Aware Hypergraph Partitioning framework 論文中創新性地提出了一個零違例的高效劃分器TopoPart+，該劃分器被集成在一個二分查找的算法框架中，實現最小hop的初始劃分方案，進而在拓撲感知和擁塞路徑驅動的改善下得到細化的高質量劃分結果。為控制布線階段的hop的延時，團隊還巧妙地結合分層圖思想實現了布線算法。這一系列突破性的工作極大地提升了電路仿真時序性能，展現了在時序驅動的劃分的重要進展。該成果論文于2024年4月被計算機輔助設計領域頂級國際學術期刊TCAD(IEEE Transactions on Computer-Aided Design of Integrated Circuits and Systems)錄用并出版，該工作的第一作者為集成電路學部2020級博士研究生李本正，第二作者為2022級博士研究生畢舜陽，游海龍教授為通訊作者，西安電子科技大學為第一完成單位。
 

MaPart的算法框架
 

　　為解決多FPGA系統劃分中因拓撲違例導致劃分后時序性能下降的問題，2024歐洲設計、自動化與測試會議(DATE)收錄了研究團隊游海龍教授研究團隊 An Efficient Hypergraph Partitioner under Inter - Block Interconnection Constraints 論文，并于7月受邀做大會報告。論文提供了一種消除違例的候選FPGA傳播算法，結合高效的劃分算法，該方案最終可實現多FPGA系統劃分后零違例的目標，潛在提升了編譯的時序性能，為實現高性能硬件仿真和原型驗證方面提供了廣闊應用前景。該工作的第一作者為集成電路學部2020級博士研究生李本正，游海龍教授為通訊作者，西安電子科技大學為第一完成單位。
 

候選FPGA傳播算法原理
 

　　據了解，TCAD(IEEE Transactions on Computer-Aided Design of Integrated Circuits and Systems)是集成電路與系統計算機輔助設計領域國際公認的最頂尖學術期刊，也是中國計算機學會(CCF)認定的A類期刊。國際計算機輔助設計會議(ICCAD)和歐洲設計、自動化與測試會議(DATE)是EDA領域水平最高的國際會議之一，是中國計算機學會(CCF)推薦的計算機體系結構與高性能計算方向頂級國際學術會議，會議每年文章投稿量近千篇，每年的接收率僅為20%-25%。上述三篇論文的發表向外界充分展示了西安電子科技大學在EDA領域的最新研究成果，標志著西安電子科技大學在該領域的研究得到了國際同行的進一步認可。