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       2017年6月5日，中心在理科5号楼410会议室组织了徐畅同学的博士论文答辩。徐畅同学的指导教师为中心副主任、特聘研究员罗国杰博士。中心罗国杰老师、孙广宇老师、梁云老师，北京大学信息科学技术学院王亦洲副教授、佟冬副教授，清华大学蔡懿慈教授，中科院计算所胡瑜研究员等作为评委参加了答辩。

       徐畅同学以“面向硬件设计复杂流程的自动化分析和优化研究”为题进行了答辩汇报。此次答辩会上，徐畅同学认真讲解了博士论文的研究意义与学术贡献，并就各位评委提出的问题进行了清楚、细致的回答。评委们一致认为，徐畅同学在答辩过程中，准备充分、表述清楚，对评委的提问做出了准确的回答，评委们投票一致同意，通过徐畅博士学位论文答辩，并建议授予其理学博士学位。

       徐畅同学在读期间发表学术论文4篇，包括EDA领域顶级会议ISPD，FPGA等。她在EDA领域的突出成果获得了老师们的一致认可。徐畅同学在读期间获得了CECA优秀研究生和学习优秀奖等奖励。

附：论文摘要

       根据 2015 年半导体国际技术路线图 (ITRS), 经过 50 多年的微型化, 晶体管的尺寸将可能在 5 年后停止缩减。这意味着传统依靠晶体管尺寸缩减带来的芯片主频的提 升将变得不再那么有效。为了能持续的提高计算的性能, 人们提出了从另一个维度进 行性能优化, 那就是进行特定领域的定制计算。利用特殊的器件例如可编程逻辑器件 (Field Programmable Gate Array, FPGA) 实现对特定应用的计算加速。FPGA 由于其固有 并行性、可编程性、低功耗等优势在很多领域例如数据中心、云计算、5G 网络等都有很好的表现。近年来随着 FPGA 取得越来越广泛的关注,软件工程师进行硬件设计也变得普遍。

       硬件设计开发是一个复杂的过程必须依赖于电子设计自动化 (Electronic Design Automation, EDA) 技术的辅助。EDA 技术对于提高电路设计效率和可操作性, 对于满足复杂的设计约束, 提高电路设计性能以及提供良好的用户开发体验具有非常重大的意义。EDA 技术包含一系列复杂的优化流程如高层次综合、逻辑综合及物理设计等。EDA 流 程的复杂性不仅仅来自于每个阶段具有复杂的优化目标和约束, 通常是一个 NP难的问题。还在于各个阶段的优化目标是相互影响的, 有时需要在前一阶段进行后阶段指标的预先考虑。并且需要优化信息的自顶向下或自底向上的传递。

       问题的复杂性给 EDA专家带来了很多困难。使得他们不得不依靠经验或启发信息进行决策。但复杂的设计流程同样带来广阔的优化空间。前人的研究工作缺乏对于 EDA 问题的定量分析和优化。本研究相信通过对设计流程的分析以及优化能够带来巨大的性能提升。本文提出了一些自动化的分析与优化技术对于 EDA 专家来说有辅助分 析的作用。同时对于普通用户能帮助他们获取更好的设计性能。

       具体来讲,本文的研究内容及创新点如下：

       • 异构FPGA架构对布局算法影响的定量分析。现代FPGA是异构的包含不止一种的资源。FPGA 异构模块对于布局算法的影响是未知的。由于布局问题是NP难的问题,人们无法获知最优布局线长。本文提出了一种基准测试样例的构造方法, 以产生具有已知的最优布局线长的基准测试样例。从而定量分析了架构的异构性以及网表的异构性对于布局线长的影响。并且评估了现有布局工具存在的改进空间。本文将设计的基准测试样例开源,供布局算法研究者使用评估其布局算法。

       • 布局后触发器的合并。在电路设计中, 低功耗设计是非常重要的优化目标。时钟树功耗在整个电路的动态功耗中占据很大比重, 对于时钟树的优化是人们研究的热点。多位触发器 (Multi-bit Flip-flop, MBFF)这一新兴的技术对于降低时钟功耗展现了非常光明的前景。本文采用了解析式求解思路进行高效的布局后触发器合并。可以实现在不影响时延性能的情况下,对时钟功耗以及布局线长的大幅改善。

       • EDA 流程参数的并行自动化调优。EDA 流程包含一系列复杂的过程,这些过程 给用户开放了很多可以调节的参数。这些参数对于设计的时序性能,资源利用率以及功耗都具有非常重大的影响。这些参数构成了巨大的搜索空间并且参数之间互相影响, 使得手动参数调节变得不现实。本文提出了一种自动化参数调节的方法帮助用户进行参数设置。并且由于 EDA 流程耗时漫长, 本文提出了动态搜索空间的划分以及智能计算资源分配以进行并行搜索。实验结果证明了在不需要进行代码优化的情况下,通过参数的调节同样能获得性能的巨大提升。本文提出了针对 EDA 流程的自动化分析和优化工具, 一方面可以辅助 EDA 算法研究者进行决策。另一方面可以帮助用户特别是对硬件设计没太多经验的设计者获取多项指标的性能的自动提升。本文相关内容多次在 EDA 领域的国际重要会议上发表论文, 并且本文的自动分析工具和自动参数调优工具已开源供其他人使用, 有望推动当前硬件设计流程的发展。