Deterministic, Weak-scaling Parallelism for Wirelength- and Timing-driven FPGA Placement, Suitable for Multicore and Manycore Architectures
Notice bibliographique
Résumé
Field-Programmable Gate Arrays (FPGAs) enable rapid-prototyping of digital logic designs in-house, without the significant up-front expense of building custom fabrication facilities. However, as the number of resources on each new generation of FPGAs continues to grow rapidly, enormous pressure is placed on the development of algorithms to reduce hardware compilation times to maintain the competitive advantage of using FPGAs. Approximately half of the compilation time for FPGA designs is spent performing placement (which is NP-hard). Serial simulated annealing is typically used for placement in practice, where runtime unfortunately grows exponentially with circuit size to be placed. Therefore, development of parallel placement algorithms that can harness the increasingly abundant throughput of modern manycore architectures to improve runtimes remains a critical concern. Parallel FPGA placement methods in literature provide no theoretical basis for scalability, and reported runtime results suggest non-parallelizable work scaling with the size of the problem, preventing scaling. We propose a parallel FPGA placement methodology based on "completely parallelizable" patterns, leading to a weak-scaling isoefficiency function in Big-Theta(p log p), while maintaining determinism. For placement, this means deterministic results where linear speedups are expected as the number of parallel worker threads (p) increases as long as the problem size (i.e., netlist size) grows accordingly. Using parallel patterns, we also propose the first scalable algorithms for timing analysis, which are ideally suited for modern manycore architectures, such as GPUs. Our experimental results show that our proposed wirelength- and timing-driven placement tools achieve mean absolute runtime improvements of 19x and 31x, respectively, on a commodity GPU over a state-of-the-art academic placer (VPR). With respect to quality, our wirelength-driven tool improves solution quality by 5% over VPR, while our timing-driven placer improves critical-path delay by 20% compared to our proposed wirelength driven method. Our results also indicate increased parallel efficiency as the size of the problem grows. Since both the parallel worker count on modern commodity parallel architectures and the number of resources available on modern FPGAs are growing rapidly, weak-scaling is an ideal fit for parallel FPGA placement to provide sustainable performance for future FPGA designs and manycore architectures.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».