随机行走算法在IC芯片热分析中的应用

针对大规模IC芯片中局部高温热效应问题,提出一种应用随机行走算法对芯片进行热分析的技术.首先简述随机行走问题的基本概念,给出问题的理论解法;然后讨论基于三维网格划分的IC芯片热等效阻容网络模型,着重分析随机行走算法在热等效模型中的应用,并建立一个实际芯片的热等效模型,采用随机行走算法模拟计算模型的稳态温度分布和瞬态温度变化;最后针对随机行走算法应用中的不足,提出了伪并行行走和结果重用2种加速技术.实验结果表明,随机行走算法能够胜任大规模热等效网络的分析,计算精度满足热分析要求,所提出的加速技术能够显著地提高算法的执行效率.

基于变步长随机行走算法的IC电源网络动态分析

针对传统随机行走算法加速策略在处理大规模电源网络时存在局限性的问题,提出一种基于变步长的随机行走加速算法.首先,基于不同节点数目和阈值大小的实验对比,分析传统随机行走加速算法和变步长随机行走加速算法的时间效率,并证明变步长随机行走加速算法使电源网络分析效率得到极大提高.其次,证明随机行走算法具有空间局部性特征,能进一步使运行空间得到释放.通过对不同规模电源网络进行实验验证表明,该方法能使算法运行空间得到优化.

用于电源/地网络分析的随机行走算法改进

为了克服用于芯片上电源/地(P/G)网络分析的一般随机行走算法在求解整个网络时效率比较低下、求解时间与理想电压源节点(VDD)所占比例成反比变化,以及求解wire-bond类型的P/G网络时运算时间与网络规模呈超线性复杂度等缺点,提出了一种改进的随机行走算法.该算法充分利用一次行走所获得的信息,将节点的一次行走分解为所经过节点的若干次随机行走,每到达一个未知电压值节点等效为该节点一次随机行走的开始.仿真结果表明,在可以忽略的误差范围内,改进后算法的求解速度比一般随机行走算法求解速度要快十多倍,求解时间不随VDD所占比例而变化,且对于wire-bond类型的P/G网络具有线性时间复杂度.

基于IBM Q平台的量子算法研究

为探究多比特量子算法在量子芯片和模拟器中的实现现状,分别在IBM量子芯片和模拟器上运行Grover搜索算法、量子随机行走算法以及量子傅里叶变换算法。针对2 bit Grover搜索算法和2 bit量子随机行走算法,分析测量次数对运行结果的影响并选用最高可模拟次数对量子芯片和模拟器的运算结果进行比对。设计并运行5 bit量子傅里叶变换算法和3 bit Grover搜索算法,分别采用IBM Q模拟器进行最高次数的模拟。实验结果表明,量子芯片测试结果并没有随测量次数的增加而优化,模拟器计算结果的准确度明显优于量子芯片。

水泥石水渗透系数预测的数值方法

基于水泥石结构的计算机模拟,提出了水渗透系数估计的随机行走算法。在该算法中,将水泥颗粒模拟成各种尺寸的球体,应用水化反应原理,在微观水平上重构水泥石结构,并进一步计算水化度和毛细孔隙率。与实测值和经验公式对比,验证了水泥水化模型的有效性。基于微观水平上重构的水泥石结构,应用随机行走算法计算水渗透系数。与有效介质方法相比,初步证实了该算法的有效性,也详细分析了该算法的局限性。

预测水化水泥浆体离子扩散性能的一种新方法

为了预测水泥基复合材料的离子扩散性能并进而将其用于耐久性研究与寿命预测模型中,基于Einstein-Smoluchowski公式,提出了一个将宏观离子扩散行为和微观粒子Brown运动相关联的方法。为了验证这个方法的可靠性,首先用计算机模拟的方法生成一个水化水泥浆体的微观结构(HYMOSTRUC3D),然后用自回避随机行走算法预测这个微观结构的离子有效扩散系数。在这个过程中,应用统计分析的方法确定了水泥浆体微观结构的代表性体积单元的大小,此后在这个代表性体积单元的基础上,通过与文献数据比较,验证了用该方法预测水泥浆体宏观氯离子扩散行为的合理性,最后应用该方法预测了水泥浆体氯离子有效扩散系数随水胶比和养护龄期变化的关系。