Το δίκτυο τροφοδοσίας αποτελεί ένα ζωτικής σημασίας υποσύστημα στα μοντέρνα ολοκληρωμένα κυκλώματα, καθώς καθορίζει τη σωστή λειτουργία και την απόδοση του κυκλώματος. Λόγω της συνεχούς μείωσης της κλίμακας σχεδιασμού, υπάρχει μια αυξανόμενη ανάγκη για ακριβή και αποδοτική ανάλυση του δικτύου τροφοδοσίας. Ο αντίκτυπος των πρωτευόντων φαινομένων, όπως η πτώση τάσης ή η ηλεκτρομετανάστευση, αλλά και των δευτερευόντων φαινομένων, όπως η επίδραση του φαινομένου Joule heating στους αγωγούς, που δε λαμβάνονταν υπόψη μέχρι πρότινος, καθιστούν απαραίτητη την ύπαρξη κατάλληλων και αποδοτικών μεθοδολογιών για την ηλεκτρική και θερμική ανάλυση του δικτύου τροφοδοσίας.Ένα τυπικό δίκτυο τροφοδοσίας μοντελοποιείται ως ένα δίκτυο RLC και η ηλεκτρική και θερμική ανάλυσή του ανάγεται στην επίλυση ενός συστήματος γραμμικών εξισώσεων. Λόγω του μεγάλου μεγέθους των σύγχρονων δικτύων τροφοδοσίας (τα οποία περιλαμβάνουν εκατομμύρια ή δισεκατομμύρια κόμβους), η ανάλυσή τους είναι μια πολύ απαιτητική διαδικασία, τόσο από άποψη υπολογιστικής ισχύος όσο και από άποψη απαιτήσεων σε μνήμη. Οι παράλληλες αρχιτεκτονικές που έχουν εμφανιστεί πρόσφατα, προσφέρουν πολύ μεγάλη υπολογιστική ισχύ με αποτέλεσμα να εμφανίζονται ως η κατάλληλη πλατφόρμα για την εκτέλεση υπολογιστικά απαιτητικών αλγορίθμων. Ωστόσο, οι περισσότεροι αλγόριθμοι που χρησιμοποιούνται σήμερα στα περισσότερα εμπορικά εργαλεία για την ανάλυση του δικτύου τροφοδοσίας δεν εμπεριέχουν μεγάλο βαθμό παραλληλισμού και έχουν υπερβολικές απαιτήσεις μνήμης, γεγονός που καθιστά την υλοποίησή τους σε παράλληλες αρχιτεκτονικές ιδιαίτερα δύσκολη και σε αρκετές περιπτώσεις ανέφικτη.Βάσει των παραπάνω, η παρούσα διατριβή προτείνει τρεις νέες μεθοδολογίες για την ανάλυση των δικτύων τροφοδοσίας μεγάλης κλίμακας που εμπεριέχονται στα σύγχρονα ολοκληρωμένα κυκλώματα. Παρουσιάζονται δύο αλγόριθμοι για την ηλεκτρική ανάλυση και ένας αλγόριθμος για τη συνδυασμένη ηλεκτρο-θερμική ανάλυση του δικτύου τροφοδοσίας. Το νέο χαρακτηριστικό των προτεινόμενων αλγορίθμων είναι ο μεγάλος βαθός παραλληλισμού σε πολλαπλά επίπεδα, ο οποίος τους καθιστά κατάλληλους για την υλοποίηση σε παράλληλες αρχιτεκτονικές. Οι προτεινόμενοι αλγόριθμοι επιταχύνουν σημαντικά τη διαδικασία προσομοίωσης, επιτυγχάνοντας έως και τρεις τάξεις μεγέθους επιτάχυνση για την ηλεκτρική ανάλυση και μία τάξη μεγέθους επιτάχυνση για την ηλεκτρο-θερμική ανάλυση, ενώ την ίδια στιγμή κλιμακώνουν γραμμικά με τον αριθμό των κόμβων στο δίκτυο τροφοδοσίας τόσο σε υπολογιστική πολυπλοκότητα όσο και σε απαιτήσεις σε μνήμη.
Algorithms for large - scale power delivery network analysis on massively parallel architectures
