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龙图腾网获悉香港中文大学(深圳)申请的专利一种面向FPGA的CNN加速器的DSP布局优化方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN119538847B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-29发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202510096790.6，技术领域涉及：G06F30/392；该发明授权一种面向FPGA的CNN加速器的DSP布局优化方法是由陈廷欢;谢宝琿;朱新锐设计研发完成，并于2025-01-22向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种面向FPGA的CNN加速器的DSP布局优化方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种面向FPGA的CNN加速器的DSP布局优化方法，包括以下步骤：S1.DSP路径信息提取：将设计的网表转换为图表示，并进行数据路径DSP节点识别和数据路径DSP图构建；S2.数据路径驱动的DSP布局：根据提取的数据路径DSP图，将数据路径DSP节点分配到FPGA上的具体位置。本发明通过基于图神经网络（GCN）的DSP节点分类和最小成本流（MCF）模型的优化算法，自动化提取并构建数据路径DSP图，结合紧凑布局和级联约束优化，大幅提升了布局的时序性能和计算效率，同时显著提高了时钟频率和吞吐量，为多种CNN加速器架构提供了通用、高效的FPGA布局解决方案。

本发明授权一种面向FPGA的CNN加速器的DSP布局优化方法在权利要求书中公布了：1.一种面向FPGA的CNN加速器的DSP布局优化方法，其特征在于：包括以下步骤： S1.DSP路径信息提取：将设计网表转换为图表示，并进行数据路径DSP节点识别和数据路径DSP图构建； S2.数据路径驱动的DSP布局：根据提取的数据路径DSP图，将数据路径DSP节点分配到FPGA上的具体位置； 所述步骤S2包括： S201.将数据路径DSP节点布局问题转化为一个约束优化问题，进行数据路径DSP布局问题建模： 设数据路径DSP图中包含N个需要布局的数据路径DSP节点，每个数据路径DSP节点需要被映射到FPGA中的M个DSP位置之一； 第j个DSP位置的坐标为； 引入一个二元决策变量x i，j 表示分配关系： 给定数据路径DSP节点布局必须满足的基础硬约束条件： 单一位置约束：每个数据路径DSP节点必须分配到一个位置： 位置唯一性约束：每个位置最多只能分配一个数据路径DSP节点： S202.为了保持数据链路的紧凑性和方向性，在布局上数据路径DSP节点能够以级联的形式排列,引入数据路径DSP节点级联约束: 数据路径DSP图上级联的数据路径DSP节点必须排列在同一列中相邻的位置上: 多个数据路径DSP节点间的级联关系分解为多个DSP对之间的级联关系，每个DSP对之间的级联关系为一个级联对,设定C是所有级联对的集合，集合C中每个级联对记为cp,cs，cp,cs分别表示前驱和后继节点，则需满足以下约束:cp和cs在布局上必须相邻，以确保信号传递的连续性和效率,也就是需要满足以下约束： xcp,j表示前驱节点cp在第j个DSP位置的二元决策变量，xcs,j+1表示后继节点cs在第j+1个DSP位置的二元决策变量； S203.在DSP布局中，不仅需要满足级联约束，还需针对数据路径的特性进行进一步优化，以提升布局的紧凑性和时序性能,将级联约束和数据路径约束纳入整体优化目标，转化为软约束，从而统一建模: 整体的数学模型结合了数据路径的方向性和布局紧凑性,表示如下： 1 其中，表示网表转换之后的有向图中，任意数据路径DSP节点与它们各自相连的其他组件节点的边集，e为中的边，而表示数据路径DSP图中的边集，e D 为中的边； e p 和e s 分别表示边e的前驱节点和后继节点，和分别表示前驱节点和后继节点的赋值变量，均为长度为S的向量；其中S表示FPGA上所有组件的布局位置数目；若e p 被分配到第p个位置，则的第p个元素为1，其余元素为0；若e s 被分配到第q个位置，则的第p个元素为1，其余元素为0；其中p=1,2,…,S；q=1,2,…,S；且p不等于q； p x 为FPGA上所有组件的布局位置的x坐标构成的向量；p y 为FPGA上所有组件的布局位置的y坐标构成的向量；由于布局位置数目为S，故p x 、p y 长度均为S；上角标T表示转置，构成了距离矩阵； -是向量与向量的差值向量，差值向量中有一个元素为1，一个元素为-1，其他元素为0，元素为1和元素为-1的位置即表示前驱和后继节点的位置； 表示边e D 的前驱节点e Dp 到FPGA中ARM核的连线与水平线的夹角；表示边e D 的后继节点e Ds 到FPGA中ARM核的连线与水平线的夹角；其中ARM核默认位于FPGA的左下角；λ是一个超参数，η是罚项因子； 其中硬约束直接限制布局变量xi,j的合法性，以确保DSP节点在FPGA上的资源分配满足基本规则： 单一位置约束：每个数据路径DSP节点i必须且仅能分配到一个位置j，即： 该约束确保了每个数据路径DSP节点不会重复占用多个位置； 资源限制约束：每个位置j最多只能容纳一个数据路径DSP节点，表达为： 该约束保证了FPGA上有限的资源被合理使用，避免资源冲突； 变量合法性约束：xi,j为二元变量，表示是否将数据路径DSP节点i分配到位置j，即： S204.目标函数中的三个惩罚项共同构成了软约束，这些约束通过优化过程的权重参数实现灵活的布局调整: 数据路径DSP节点与其相连接的其他组件的距离约束： 该项表示路径中DSP节点与其相连的其他组件节点之间的距离平方之和，优化目标是最小化数据路径长度，以减少布线延迟和布线复杂度； 数据路径方向性约束： 该项通过方向余弦值的差异度量，优化目标是保持数据路径的方向性，避免路径绕行，λ用于调整方向性优化的强度； 级联约束： 其中C是所有级联对的集合，xcp,j表示前驱节点cp在第j个DSP位置的二元决策变量，xcs,j+1表示后继节点cs在第j+1个DSP位置的二元决策变量； 该项确保了级联DSP节点在物理位置上的紧密排列，权重参数η控制级联约束在整体优化中的优先级； S205.对构建的优化问题的数学模型进行求解。

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