[發(fā)明專利]基于概率轉移矩陣模型的近似加法器可靠度計算方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811237366.5
• 申請日: 2018-10-23
• 公開（公告）號: CN109614074B
• 公開（公告）日: 2022-10-25
• 發(fā)明（設計）人: 江建慧;盧光明
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: G06F7/57
• 分類號: G06F7/57
• 代理公司: 上海科盛知識產(chǎn)權代理有限公司 31225
• 代理人: 翁惠瑜

本發(fā)明涉及一種基于概率轉移矩陣模型的近似加法器可靠度計算方法，用于實現(xiàn)近似加法器的可靠性評估，包括以下步驟：采集ITM中數(shù)值為1的項的行列坐標，確定每種輸入組合的無故障輸出值在PTM中所對應的項；計算每種輸入組合所對應的最大允許偏移輸出值，確定每種輸入組合的最大允許偏移輸出值在PTM中所對應的項；搜索PTM中每種輸入組合的輸出值介于對應無故障輸出值與最大允許偏移輸出值之間的項；計算每種輸入組合下，近似加法器產(chǎn)生可取輸出值的概率；計算近似加法器的可靠度。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明能夠直接計算出近似加法器的可靠度，與傳統(tǒng)的蒙特卡羅仿真方法相比，具有較高的準確性與合理性，且時間開銷小。

技術領域

本發(fā)明涉及近似電路可靠性評估技術領域，尤其是涉及一種基于概率轉移矩陣模型的近似加法器可靠度計算方法。

背景技術

設計階段的電路可靠性評估對驗證和優(yōu)化電路的構造變得越來越重要。隨著近似計算技術的快速發(fā)展，近似加法器作為近似計算電路的代表正逐漸成為近似電路構造理論和方法研究所關注的焦點。現(xiàn)有的近似電路可靠性評估方法一般是通過計算一些間接性能指標來反映電路的可靠性，這些間接指標包括：最壞情況誤差、平均誤差、平均誤差距離以及標準誤差距離等，盡管它們可以準確地反映電路近似輸出值與精確輸出值之間的偏差，卻不能直觀地給出電路產(chǎn)生可接受的有效輸出值的概率。然而，現(xiàn)有的基于概率模型的傳統(tǒng)電路可靠性評估方法并不能直接應用于近似電路，經(jīng)典的蒙特卡羅仿真雖然可以準確地估計可靠度，但耗時相對較大。因此，為了有效地估計近似電路的可靠度，需要研究能夠直接計算近似電路可靠度的方法，當前的迫切工作是找到計算近似加法器可靠度的有效合理方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術存在的缺陷而提供一種基于概率轉移矩陣模型的近似加法器可靠度計算方法，可以通過準確地計算近似加法器的可靠度，實現(xiàn)更快速、更高效的近似加法電路可靠性評估。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術方案來實現(xiàn)：

一種基于概率轉移矩陣模型的近似加法器可靠度計算方法，包括以下步驟：

1)解析電路ISC網(wǎng)表，計算近似加法器的概率轉移矩陣PTM和理想轉移矩陣ITM；

2)采集ITM中數(shù)值為1的項的行列坐標，確定每種輸入組合的無故障輸出值在PTM中所對應的項；

3)計算每種輸入組合所對應的最大允許偏移輸出值，確定每種輸入組合的最大允許偏移輸出值在PTM中所對應的項；

4)搜索PTM中每種輸入組合的輸出值介于對應無故障輸出值與最大允許偏移輸出值之間的項，將無故障輸出值與最大允許偏移輸出值之間的值定義為可取輸出值，且包含邊界；

5)計算每種輸入組合下，近似加法器產(chǎn)生所述可取輸出值的概率；

6)計算每種輸入組合的概率與對應可取輸出值的概率的乘積，以所有乘積之和作為該近似加法器的可靠度。

進一步地，步驟3)中，計算每種輸入組合所對應的最大允許偏移輸出值時，判斷近似加法器是否具有給定的最大允許偏移程度，若是，則將近似加法器的無故障輸出值向著常規(guī)加法器無故障輸出值方向偏移所述最大允許偏移值，獲得最大允許偏移輸出值，若否，則以常規(guī)加法器該輸入組合下的無故障輸出值作為最大允許偏移輸出值。

進一步地，步驟3)中，根據(jù)PTM行列坐標轉換成的二進制數(shù)與近似加法器的原始輸入端和原始輸出端的對應關系，將每種輸入組合的最大允許偏移輸出值反編譯成二進制數(shù)，根據(jù)獲得的二進制數(shù)，確定每種輸入組合的最大允許偏移輸出值在PTM中所對應的項。

進一步地，步驟5)中，計算輸入為i時，近似加法器輸出可取輸出值的概率p_out(i)的計算公式為：

p_out(i)＝∑M(i,j)