On Simulated Annealing in EDA

Report 0 Downloads 118 Views
On Simulated Annealing in EDA A tribute to Prof. C. L. Liu at ISPD‐2012

Martin D.F. Wong Department of Electrical and Computer Engineering University of Illinois at Urbana‐Champaign

1

ICCAD Panel on Simulated Annealing

1987 ICCAD Panel: “Is Simulated Annealing Practical for CAD?”

2

SA Research in Liu’s Group

1988 3

Preface of the Book

“We hope that our experiences with the  techniques we employed, some of which  indeed  bear certain similarities for different  problems, could be useful as hints and guides for other researchers in applying the method To the solutions of other problems.”   

4

Studied Many Problems

Channel Routing

Pin Assignment

Gate Matrix Layout

ICCAD‐85

ICCD‐85, INTEGRATION‐87

ICCAD‐86

PLA Folding

Floorplan Design

Array Optimization

CICC‐85,JSSC‐87

DAC‐86,ICCAD‐87

DAC‐87 5

DAC‐86 6

DAC‐86

7

Methodology • Significant reduction in solution space size  • Keep optimal solutions

8

Methodology Solution space partitioning: S = S1 + S2 + … + Sn Each Sk is a tractable optimization problem min S = min { x1, x2, …, xn } where xk = min Sk New solution space S’ = { x1, x2, …, xn } = { S1 , S2 , … , Sn } • Encoding for { S1 , S2 , … , Sn }

• • • •

x1 x2

9

PLA Folding

PLA

simple folding

multiple folding

10

PLA Folding

Solution Space =  Row Permutations

maximum matching

simple folding

11

Array Optimization

Row Permutations +  Column Permutations + 2D Compactions

12

Array Optimization

Solution Space =

 , ,   13

Floorplan Design Pack modules on a rectangular chip to optimize total area, interconnect cost and other performance measure. Module: – Hard modules – Soft modules

Connectivity: A

B

A C

10 C

1

B D

5 2

D

14

Algorithm * +

+ 1

7

*

5 2

2

3 4

Slicing Floorplan

1

3

+

6

4

* 5

6

7

Slicing Tree 23*1+45+67*+* Polish Expression 15

Algorithm

16

Algorithm

17

How good are slicing floorplans?

18

Results for Soft Blocks Experimental results => slicing is good for soft modules

Circuit

No. of Modules

runtime(s)

deadspace(%)

apte xerox hp ami33 ami49

9 10 11 33 49

0.31 0.38 0.45 3.22 6.93

0.74 0 0 0.01 0.13

*all modules have aspect ratio between 0.5 and 2

19

Results for Hard Blocks

13 8

• Excellent results by slicing  for the largest MCNC  benchmarks (Cheng, Deng,  Wong, ASPDAC 2005)

5

49 1

48

19 36

6

3 34

39

10 44

27

16 21 31 26 17

30 4

41 22 14 15

33

32 47 25 11 37

7 29

28 45

429

38 43

46 2

35 18 23

24 40

12 20

20

Results on Large Benchmarks • Yan and Chu, DAC‐2008 • Slicing approach produced best results on GSRC & HB large  benchmarks

21

Theoretical Analysis Theorem [Young and Wong ISPD‐97] Given a set of soft blocks of total area Atotal , maximum area Amax and shape flexibility r  2, there exists a slicing floorplan F of these blocks such that:

1 5   area ( F )  min ( 1  ), , ( 1   ) Atotal r 4   where

2 Amax  rAtotal 22

Can we do better? Conjecture: For each non‐slicing floorplan, there exists  a slicing floorplan with “similar” area and topology. 

Are slicing  floorplans dense ?

slicing floorplan

23

Wheel Floorplans with Squared Blocks Lemma Given any wheel floorplan with 5 squared blocks, there  is a “neighboring” slicing floorplan with equal/smaller area.  • It is not possible that x1 > x2 and x2 > x3 and x3 > x4 and x4 > x1.  Otherwise, x1 > x1! • We may assume x1 ≤  x2. It is easy to see that there is a “neighboring”  slicing floorplan which is smaller! 

24

Tightly Packed Wheel Floorplans • Tightly packed wheel floorplans – 5 blocks: A, B, C and D identical, E is a square – 0