基于l1范數(shù)模型的vlsi標(biāo)準(zhǔn)單元全局布局方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及本發(fā)明涉及一種基于L1范數(shù)模型的超大規(guī)模集成電路(VLSI)標(biāo)準(zhǔn)單元全局布局方法，屬于VLSI物理設(shè)計自動化【技術(shù)領(lǐng)域】，該方法先把電路表示為超圖，將采用半周長線長計算且密度約束為非光滑的VLSI標(biāo)準(zhǔn)單元全局布局問題建模為L1范數(shù)最小化問題，然后在聚類階段采用適用于L1范數(shù)模型的修正的最優(yōu)選擇聚類算法對單元進行聚類，接著在析散階段用非線性規(guī)劃全局布局方法對聚類進行析散。該方法布局合理，高效實用，布局效果好。
【專利說明】基于LI范數(shù)模型的VLSI標(biāo)準(zhǔn)單元全局布局方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于LI范數(shù)模型的超大規(guī)模集成電路(VLSI)標(biāo)準(zhǔn)單元全局布局方法，屬于VLSI物理設(shè)計自動化【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]在當(dāng)前的VLSI布局中，集成電路規(guī)模的不斷增大及工藝上的要求越來越高，對VLSI布局優(yōu)化目標(biāo)及優(yōu)化方法提出了更高的要求，布局結(jié)果的好壞直接影響著整個芯片的性能。隨著芯片上單元個數(shù)的快速增長，尤其是百萬門級芯片的普遍應(yīng)用，對VLSI布局設(shè)計自動化提出了巨大的挑戰(zhàn)。因此，尋求更高效、更實用的集成電路布局算法具有重要的意義。
[0003]用來解決VLSI布局問題的算法可分為以下三類:基于劃分的布局方法、基于劃分技術(shù)的方法和基于分析的布局方法。在這三類方向中，基于分析的布局方法取得的布局效果較好，因而成為當(dāng)前主流布局工具所采用的方法。由于VLSI布局問題的規(guī)模很大，現(xiàn)有的基于解析的布局工具很難直接求解。在分析方法的VLSI布局算法中，主要分三個步驟處理:全局布局(global placement)、合法化布局(legalization)和詳細布局(detailedplacement)。全局布局中，在允許有少數(shù)單元互相重疊的情況下，找到每個單元的最佳位置，使得總線長最短。由于全局布局大體上決定了布局的質(zhì)量，全局布局被認(rèn)為是分析法中最重要的一步。
[0004]目前，基于分析方法的全局布局算法可以分為兩類:(1)直接法，該方法被應(yīng)用于Kraftwerk2, FastPlace3, RQL, SimPL等布局工具中；(2)非線性方法,該方法被應(yīng)用于APLace2，NTUplace3，mPL6等布局工具中。根據(jù)學(xué)術(shù)上和工業(yè)界布局器的比較，基于非線性規(guī)劃方法的布局工具取得的`實驗結(jié)果最好。
[0005]但是，現(xiàn)有的基于分析方法的全局布局方法存在下列兩個問題:(I)在全局布局過程中，均對半周長線長之和的總線長采用了某種近似模型(如二次模型，LSE模型，Bound2bound模型等)，因此近似后計算出來的總線長與半周長線長之和的總線長存在較大的誤差，不是對布局實際線長很好的反映，從而不能保證布局的質(zhì)量；(2)密度約束函數(shù)是非光滑的，已有的應(yīng)用密度控制技術(shù)的布局算法均將仏Cr，_F)做光滑化處理。因此，為了得到更好的布局結(jié)果，直接構(gòu)造目標(biāo)是半周長線長，密度約束非光滑的數(shù)學(xué)模型，并設(shè)計相應(yīng)的高效算法是值得考慮的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于LI范數(shù)模型的VLSI標(biāo)準(zhǔn)單元全局布局方法，該方法布局合理，高效實用，布局效果好。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種基于LI范數(shù)模型的VLSI標(biāo)準(zhǔn)單元全局布局方法，該方法先把電路表示為超圖，將采用半周長線長計算且密度約束為非光滑的VLSI標(biāo)準(zhǔn)單元全局布局問題建模為LI范數(shù)最小化問題，然后在聚類階段采用適用于LI范數(shù)模型的修正的最優(yōu)選擇聚類算法對單元進行聚類，接著在析散階段用非線性規(guī)劃全局布局方法對聚類進行析散。
[0008]本發(fā)明基于LI范數(shù)模型的VLSI標(biāo)準(zhǔn)單元全局布局方法，具體包括如下步驟:
(1)把電路表示為超圖；
(2)初始化級數(shù):Ievel=O;
(3)初始化優(yōu)先隊列，使每個聚類包含2-3個標(biāo)準(zhǔn)單元；
(4)設(shè)置用來控制布局區(qū)域中bin個數(shù)的值:current；
(5)level=level+l ；
(6)用修正的最優(yōu)選擇聚類算法產(chǎn)生新的聚類，并生成該級的優(yōu)先隊列；
(7)重復(fù)步驟(5廣(6)，直到current大于優(yōu)先隊列中聚類數(shù)目的平方根；
(8)用無約束二次規(guī)劃方法初始化當(dāng)前級優(yōu)先隊列中聚類的位置；
(9)修改current的值；
(10)用非線性規(guī)劃全局布局方法求解優(yōu)先隊列中聚類或單元的位置；
(11)析散該級的優(yōu)先隊列；
(12)Ievel=Ievel-1 ；
(13)重復(fù)步驟(%~(12)，直到level小于O。
[0009]進一步的，所述步驟(1)的實現(xiàn)方式如下:把電路表示為超圖模型其中，V= {vu v2,..., vn]表示電路單元的集合，萬=^e2,…，仏}表示線網(wǎng)集合；對于VLSI標(biāo)準(zhǔn)單元布局問題，布局區(qū)域是矩形薄板，左下角坐標(biāo)為(0，0)，右上角為(r，//)，對于單元V1 (i=l, 2，...，/?),記Wj.為其寬度，h為其高度，Hi為其面積，(χ,.,Λ.)為其中心坐標(biāo)，則采用半周長線長計算的總線長為:
【權(quán)利要求】
1.一種基于LI范數(shù)模型的VLSI標(biāo)準(zhǔn)單元全局布局方法，其特征在于，該方法先把電路表示為超圖，將采用半周長線長計算且密度約束為非光滑的VLSI標(biāo)準(zhǔn)單元全局布局問題建模為LI范數(shù)最小化問題，然后在聚類階段采用適用于LI范數(shù)模型的修正的最優(yōu)選擇聚類算法對單元進行聚類，接著在析散階段用非線性規(guī)劃全局布局方法對聚類進行析散。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于LI范數(shù)模型的VLSI標(biāo)準(zhǔn)單元全局布局方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)把電路表示為超圖； (2)初始化級數(shù):Ievel=O; (3)初始化優(yōu)先隊列，使每個聚類包含2-3個標(biāo)準(zhǔn)單元； (4)設(shè)置用來控制布局區(qū)域中bin個數(shù)的值:current；
(5)level=level+l ； (6)用修正的最優(yōu)選擇聚類算法產(chǎn)生新的聚類，并生成該級的優(yōu)先隊列； (7)重復(fù)步驟(5廣(6)，直到current大于優(yōu)先隊列中聚類數(shù)目的平方根； (8)用無約束二次規(guī)劃方法初始化當(dāng)前級優(yōu)先隊列中聚類的位置； (9)修改current的值； (10)用非線性規(guī)劃全局布局方法求解優(yōu)先隊列中聚類或單元的位置； (11)析散該級的優(yōu)先隊列；
(12)Ievel=Ievel-1 ； (13)重復(fù)步驟(%~(12)，直到level小于O。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于LI范數(shù)模型的VLSI標(biāo)準(zhǔn)單元全局布局方法，其特征在于，所述步驟⑴的實現(xiàn)方式如下:把電路表示為超圖模型爐{K4}，其中，K=Ik1^2,...，&}表示電路單元的集合，E^{ex, e2, ,en]表示線網(wǎng)集合；對于VLSI標(biāo)準(zhǔn)單元布局問題,布局區(qū)域是矩形薄板，左下角坐標(biāo)為(0，0)，右上角為(F，功，對于單元~(i=l，2，...，/?)，記&為其寬度，A為其高度，&為其面積，(χ,,λ.)為其中心坐標(biāo)，則采用半周長線長計算的總線長為:
W{x, j) = T (mas I ^ -χ.I + max |乃—|) /in
H ,V,- % ,V1 β?J 當(dāng)一條線網(wǎng)e只連接兩個單元時，線網(wǎng)e在X方向的半周長線長為: max IX1-X1-1=U-^l ⑵ 當(dāng)一條線網(wǎng)e連接三個單元時，線網(wǎng)e在X方向的半周長線長為:

I InajlJj-^l=- 2 1?-?-! (3) ",e^ νΙ?^]<2<β3 當(dāng)一條線網(wǎng)e連接a(^>3)個單元時，線網(wǎng)<9在X方向的半周長線長為:

Pm F?
max IXi — χ3.I= Σ Σ xI^- Τ? I ⑷
“1-1 j~i+l其中神;
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于LI范數(shù)模型的VLSI標(biāo)準(zhǔn)單元全局布局方法，其特征在于，所述步驟(3)中，對于每個單元j'e W，i?)，將與其連通度最高的單元A聚到一起，并將三元組triple C/，左，5.)插入優(yōu)先隊列中，其中，s是聚類score值,計算公式如下:

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于LI范數(shù)模型的VLSI標(biāo)準(zhǔn)單元全局布局方法，其特征在于，所述步驟(6)的實現(xiàn)步驟如下: (61)對于每個優(yōu)先隊列中的聚類，選擇隊列頂端的triple(/，々，.5)； (62)如果j.標(biāo)記為invalid,那么選擇最大的score值s(/，々，),將triple{J,kf ,sf)插入到優(yōu)先隊列中，并標(biāo)記J為valid ； (63)如果J'標(biāo)記為valid,把作為新的聚類，更新與J'、々有連接的網(wǎng)表，選擇具有最大score值s’(/’ )的聚類々’，將三元組triple C/，,5，)插入到優(yōu)先隊列中，并標(biāo)記的鄰域為invalid ； (64)重復(fù)步驟出1廣(63)，直到優(yōu)先隊列中每個聚類都訪問到。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于LI范數(shù)模型的VLSI標(biāo)準(zhǔn)單元全局布局方法，其特征在于，所述步驟(9)中，通過不斷增大current,從而不斷增加bin的個數(shù)，最后使得每個bin的大小接近標(biāo)準(zhǔn)單元的大小，以此確定每個標(biāo)準(zhǔn)單元的具體位置；current=min (current*2, sqrt (| V |)), I V I 表示單元集合 V 的元素的個數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于LI范數(shù)模型的VLSI標(biāo)準(zhǔn)單元全局布局方法，其特征在于，所述步驟(10)的實現(xiàn)步驟如下:


T (101)初始化罰因子及外部迭代次數(shù):
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于LI范數(shù)模型的VLSI標(biāo)準(zhǔn)單元全局布局方法，其特征在于，所述步驟(11)中，將該級優(yōu)先隊列中的聚類析散，析散后的子聚類繼承了本層的聚類的最優(yōu)位置，用于下一級 共軛次梯度算法的初始解。
【文檔編號】G06F17/50GK103605820SQ201310412320
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年9月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月12日
【發(fā)明者】朱文興, 范更華, 陳建利 申請人:福州大學(xué)