SRAM tabanlı FPGA devrelerinde LUT seviyesinde fonksiyonlar arasındaki NPN ilişkilerin maksimize edilmesi

Bu tezde, yeni bir FPGA (Field Programmable Gate Array) sentez algoritması geliştirmek için araştırma yapılmıştır. Yeni algoritma LUT (Lookup Table) seviyesindeki devrelerde NPN (Input Negation, Input Permutation and Output Negation) denk fonksiyon sayısını artırmayı amaçlamaktadır. Hedefimiz, NPN denk fonksiyonlar arasında SRAM (Static Random Access Memory ) paylaşımı sağlayan, yeni ve verimli bir FPGA mimarisi geliştirmektir. Bu tez çalışmasında, hızlı bir şekilde NPN denklik kontrolü yapmak amacıyla, FPGA sentez aracı olan ABC (A System for Sequential Synthesis and Verification) aracı için eklenti olarak çalışan bir araç geliştirilmiştir. Geliştirmiş olduğumuz aracın çalışma prensibi şöyledir: Öncelikle, iki adet mantıksal fonksiyonu hiper çizge olarak formülize eder. Daha sonra, çizge izomorfizm kontrolü yapan Nauty izomorfizm karşılaştırma aracını çağırıp bu iki çizgenin denkliklerini kontrol eder. Kullanıcılar, referans fonksiyon kümesini ABC aracına girdi olarak verirler. ABC aracı geliştirdiğimiz eklentiyi kullanarak kullanıcılardan aldığı fonksiyon kümesindeki fonksiyonlara NPN denk, LUT fonksiyonları oluşturur. Kullanıcının girdi olarak verdiği fonksiyonlar şöyle seçilir: İlk önce, devre orijinal ABC aracı ile sentezlenir. Normal ABC aracı sentezleme sonucu oluşan devreler analiz edilip en çok tekrar eden fonksiyon sınıfları belirlenir. Sonrasında bu sınıflardan seçilen temsilci fonksiyonlar geliştirmiş olduğumuz eklenti ile ABC aracında sentezleme için seçilir. Bir defaya mahsus da geliştirdiğimiz eklenti aktifleştirilip ABC aracı kullanılarak sentezleme yapılır ve oluşturulan LUT'ların girdi olarak verilen fonksiyonlara NPN denk olması sağlanır. Geliştirmiş olduğumuz ABC aracı eklentisi, olabilecek en iyi şekilde kullanıcıların girdi olarak verdiği fonksiyonlara NPN denk LUT'lar oluşturmaya çalışır. Önerilen araştırmanın performansı, MCNC (Microelectronics Center of North Carolina) referans devreleri ile yapılan bir dizi FPGA sentezleme ile ölçülmüştür. Bu tez çalışmasında, beş ve altı girişli fonksiyonlar araştırılmıştır. Beş ve altı girişli fonksiyonların seçilmesinin nedeni pratik olarak kullanılabilir olmalarıdır.