مخطط الطابق (الإلكترونيات الدقيقة)

في مجال أتمتة تصميم الإلكترونيات ، يتكون مخطط الدائرة المتكاملة من ترتيب تخطيطي لكتلها الوظيفية الرئيسية على مساحة الشريحة وتحديد المعلمات عالية المستوى مثل نسبة العرض إلى الارتفاع أو استخدام النواة . ^{[ 1 ]}

تُسمى خطوة التصميم التي يتم فيها إنشاء مخططات الأرضيات بتخطيط الأرضيات ، وهي مرحلة مبكرة في عملية تصميم الدوائر المتكاملة . ^{[ 1 ]}

تمت دراسة العديد من التجريدات الرياضية لهذه المشكلة. ^{[ 2 ]}

تتكون مرحلة تصميم تخطيط الأرضية من خطوات مختلفة بهدف إيجاد مخططات أرضية تسمح بتوجيه نظيف زمنيًا وتوزيع استهلاك الطاقة على الشريحة بأكملها.

• تقدير مساحة الشريحة : يتم تحديد أبعاد ونسبة أبعاد مساحة الشريحة. يأخذ التقدير في الاعتبار المساحة المطلوبة لوضع وحدات الماكرو والخلايا القياسية ومنافذ الإدخال/الإخراج، مع ترك مساحة كافية لتوجيه الموارد لضمان نجاح عملية تصميم التخطيط والتوجيه . عادةً ما يتم استخدام النواة.${\displaystyle U={\frac {A_{macros}+A_{std\_cells}}{A_{core}}}}$يتم استهداف نسبة تتراوح بين 60% و70%. ^{[ 3 ]}

• تحديد مواقع منافذ الإدخال/الإخراج : عادةً ما يجب وضع منافذ الإدخال/الإخراج على طول محيط الشريحة. يجب تخصيص مساحة لمحركات الخطوط بالقرب من منافذ الإدخال/الإخراج لتقليل التأخير وتدهور الإشارة. ^{[ 4 ]}
• تحديد مواقع المكونات الكبيرة : أثناء تحديد مواقع المكونات الكبيرة، يجب وضع الوحدات الوظيفية الكبيرة ذات الحجم الثابت وعدد الأطراف الثابتة ، مثل مصفوفات الذاكرة ومولدات الساعة والمكونات المخصصة، ضمن حدود المخطط الأرضي. يقلل تحديد مواقع المكونات الكبيرة الفعال من طول المسارات الحرجة للتوقيت، ويتجنب ازدحام التوجيه، ويضمن التوازن الحراري. ^{[ 4 ]}
• إنشاء صفوف الخلايا القياسية : تُحدد المناطق التي يجب وضع الخلايا القياسية فيها، ثم تُقسم إلى صفوف من الخلايا القياسية. خلال مرحلة التوزيع، تُجبر الخلايا القياسية على التوافق مع صفوف الخلايا القياسية ^{[ 5 ]،} حتى وإن كانت ذات ارتفاع متعدد الصفوف. يحدد ارتفاع صفوف الخلايا القياسية موارد التوجيه المتاحة لكل صف، كما يؤثر على استهلاك الطاقة. ^{[ 6 ]}

• هياكل الطاقة/الأرضية : لا يتم تضمين الحصول على شبكة الطاقة/ الأرضية دائمًا في مرحلة تخطيط الأرضيات. ومع ذلك، توجد طرق لتوليف مخططات الأرضيات وشبكات الطاقة/الأرضية بشكل مشترك بناءً على فكرة أنه إذا تم تثبيت وحدات الماكرو ومنافذ الإدخال/الإخراج، يصبح تحليل شبكة الطاقة ممكنًا. ^{[ 7 ]}

في الرياضيات، يشير تخطيط الأرضيات إلى مشكلة تجميع مستطيلات أصغر ذات اتجاه ثابت أو غير ثابت داخل مستطيل أكبر. قد تكون أبعاد المستطيلين الكبير والصغير ثابتة (قيود صارمة) أو يجب تحسينها (قيود مرنة). بالإضافة إلى ذلك، يمكن تحسين مقياس يُمثل جودة التوجيه التي يسمح بها تخطيط الأرضية.

تُعتبر العديد من أشكال تعبئة المستطيلات من المسائل الصعبة من نوع NP . ^{[ 8 ]}

مخطط الأرضية القابل للتقسيم هو مخطط أرضية يمكن تعريفه بشكل متكرر كما هو موضح أدناه. ^{[ 9 ]}

• يمكن تقسيم المخطط الأرضي الذي يتكون من كتلة مستطيلة واحدة.
• إذا تم تقسيم كتلة من مخطط أرضي قابل للتقسيم ("تقسيمها") إلى قسمين بواسطة خط رأسي أو أفقي، فإن المخطط الأرضي الناتج يكون قابلاً للتقسيم.

تُعرف هذه العملية بالتقطيع بالمقصلة . وقد استُخدمت المخططات القابلة للتقطيع في عدد من أدوات أتمتة التصميم الإلكتروني المبكرة ^{[ 9 ]} لعدة أسباب. يمكن تمثيل هذه المخططات بسهولة باستخدام الأشجار الثنائية (وتحديدًا أشجار k -d )، والتي تتوافق مع ترتيب التقطيع. والأهم من ذلك، أن العديد من مسائل NP-hard المتعلقة بالمخططات لها خوارزميات زمنية متعددة الحدود عند اقتصارها على المخططات القابلة للتقطيع. ^{[ 10 ]}

• 
  مخطط أرضي قابل للتقسيم
• 
  مخطط أرضي غير قابل للتقسيم

• مخطط الرقائق لنظام التشغيل
• التصميم الفيزيائي للدوائر المتكاملة واسعة النطاق: من تقسيم الرسم البياني إلى إغلاق التوقيت ، بقلم كانغ، ولينيغ، وماركوف، وهو، doi : 10.1007/978-3-030-96415-3 ISBN 978-3-030-96414-62022
• أساسيات تصميم تخطيط الدوائر الإلكترونية ، من تأليف لينيغ وشايبي، سبرينغر، doi : 10.1007/978-3-030-39284-0 ISBN 978-3-030-39284-0٢٠٢٠