基于l1范数模型的vlsi标准单元全局布局方法
【专利摘要】本发明涉及本发明涉及一种基于L1范数模型的超大规模集成电路(VLSI)标准单元全局布局方法，属于VLSI物理设计自动化【技术领域】，该方法先把电路表示为超图，将采用半周长线长计算且密度约束为非光滑的VLSI标准单元全局布局问题建模为L1范数最小化问题，然后在聚类阶段采用适用于L1范数模型的修正的最优选择聚类算法对单元进行聚类，接着在析散阶段用非线性规划全局布局方法对聚类进行析散。该方法布局合理，高效实用，布局效果好。
【专利说明】基于LI范数模型的VLSI标准单元全局布局方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种基于LI范数模型的超大规模集成电路(VLSI)标准单元全局布局方法，属于VLSI物理设计自动化【技术领域】。
【背景技术】
[0002]在当前的VLSI布局中，集成电路规模的不断增大及工艺上的要求越来越高，对VLSI布局优化目标及优化方法提出了更高的要求，布局结果的好坏直接影响着整个芯片的性能。随着芯片上单元个数的快速增长，尤其是百万门级芯片的普遍应用，对VLSI布局设计自动化提出了巨大的挑战。因此，寻求更高效、更实用的集成电路布局算法具有重要的意义。
[0003]用来解决VLSI布局问题的算法可分为以下三类:基于划分的布局方法、基于划分技术的方法和基于分析的布局方法。在这三类方向中，基于分析的布局方法取得的布局效果较好，因而成为当前主流布局工具所采用的方法。由于VLSI布局问题的规模很大，现有的基于解析的布局工具很难直接求解。在分析方法的VLSI布局算法中，主要分三个步骤处理:全局布局(global placement)、合法化布局(legalization)和详细布局(detailedplacement)。全局布局中，在允许有少数单元互相重叠的情况下，找到每个单元的最佳位置，使得总线长最短。由于全局布局大体上决定了布局的质量，全局布局被认为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为两类:(1)直接法，该方法被应用于Kraftwerk2, FastPlace3, RQL, SimPL等布局工具中；(2)非线性方法,该方法被应用于APLace2，NTUplace3，mPL6等布局工具中。根据学术上和工业界布局器的比较，基于非线性规划方法的布局工具取得的`实验结果最好。
[0005]但是，现有的基于分析方法的全局布局方法存在下列两个问题:(I)在全局布局过程中，均对半周长线长之和的总线长采用了某种近似模型(如二次模型，LSE模型，Bound2bound模型等)，因此近似后计算出来的总线长与半周长线长之和的总线长存在较大的误差，不是对布局实际线长很好的反映，从而不能保证布局的质量；(2)密度约束函数是非光滑的，已有的应用密度控制技术的布局算法均将仏Cr，_F)做光滑化处理。因此，为了得到更好的布局结果，直接构造目标是半周长线长，密度约束非光滑的数学模型，并设计相应的高效算法是值得考虑的。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于LI范数模型的VLSI标准单元全局布局方法，该方法布局合理，高效实用，布局效果好。
[0007]为实现上述目的，本发明的技术方案是:一种基于LI范数模型的VLSI标准单元全局布局方法，该方法先把电路表示为超图，将采用半周长线长计算且密度约束为非光滑的VLSI标准单元全局布局问题建模为LI范数最小化问题，然后在聚类阶段采用适用于LI范数模型的修正的最优选择聚类算法对单元进行聚类，接着在析散阶段用非线性规划全局布局方法对聚类进行析散。
[0008]本发明基于LI范数模型的VLSI标准单元全局布局方法，具体包括如下步骤:
(1)把电路表示为超图；
(2)初始化级数:Ievel=O;
(3)初始化优先队列，使每个聚类包含2-3个标准单元；
(4)设置用来控制布局区域中bin个数的值:current；
(5)level=level+l ；
(6)用修正的最优选择聚类算法产生新的聚类，并生成该级的优先队列；
(7)重复步骤(5广(6)，直到current大于优先队列中聚类数目的平方根；
(8)用无约束二次规划方法初始化当前级优先队列中聚类的位置；
(9)修改current的值；
(10)用非线性规划全局布局方法求解优先队列中聚类或单元的位置；
(11)析散该级的优先队列；
(12)Ievel=Ievel-1 ；
(13)重复步骤(%~(12)，直到level小于O。
[0009]进一步的，所述步骤(1)的实现方式如下:把电路表示为超图模型其中，V= {vu v2,..., vn]表示电路单元的集合，万=^e2,…，仏}表示线网集合；对于VLSI标准单元布局问题，布局区域是矩形薄板，左下角坐标为(0，0)，右上角为(r，//)，对于单元V1 (i=l, 2，...，/?),记Wj.为其宽度，h为其高度，Hi为其面积，(χ,.,Λ.)为其中心坐标，则采用半周长线长计算的总线长为:
【权利要求】
1.一种基于LI范数模型的VLSI标准单元全局布局方法，其特征在于，该方法先把电路表示为超图，将采用半周长线长计算且密度约束为非光滑的VLSI标准单元全局布局问题建模为LI范数最小化问题，然后在聚类阶段采用适用于LI范数模型的修正的最优选择聚类算法对单元进行聚类，接着在析散阶段用非线性规划全局布局方法对聚类进行析散。
2.根据权利要求1所述的基于LI范数模型的VLSI标准单元全局布局方法，其特征在于，包括如下步骤: (1)把电路表示为超图； (2)初始化级数:Ievel=O; (3)初始化优先队列，使每个聚类包含2-3个标准单元； (4)设置用来控制布局区域中bin个数的值:current；
(5)level=level+l ； (6)用修正的最优选择聚类算法产生新的聚类，并生成该级的优先队列； (7)重复步骤(5广(6)，直到current大于优先队列中聚类数目的平方根； (8)用无约束二次规划方法初始化当前级优先队列中聚类的位置； (9)修改current的值； (10)用非线性规划全局布局方法求解优先队列中聚类或单元的位置； (11)析散该级的优先队列；
(12)Ievel=Ievel-1 ； (13)重复步骤(%~(12)，直到level小于O。
3.根据权利要求2所述的基于LI范数模型的VLSI标准单元全局布局方法，其特征在于，所述步骤⑴的实现方式如下:把电路表示为超图模型炉{K4}，其中，K=Ik1^2,...，&}表示电路单元的集合，E^{ex, e2, ,en]表示线网集合；对于VLSI标准单元布局问题,布局区域是矩形薄板，左下角坐标为(0，0)，右上角为(F，功，对于单元~(i=l，2，...，/?)，记&为其宽度，A为其高度，&为其面积，(χ,,λ.)为其中心坐标，则采用半周长线长计算的总线长为:
W{x, j) = T (mas I ^ -χ.I + max |乃—|) /in
H ,V,- % ,V1 β?J 当一条线网e只连接两个单元时，线网e在X方向的半周长线长为: max IX1-X1-1=U-^l ⑵ 当一条线网e连接三个单元时，线网e在X方向的半周长线长为:
I InajlJj-^l=- 2 1?-?-! (3) ",e^ νΙ?^]<2<β3 当一条线网e连接a(^>3)个单元时，线网<9在X方向的半周长线长为:
Pm F?
max IXi — χ3.I= Σ Σ xI^- Τ? I ⑷
“1-1 j~i+l其中神;
4.根据权利要求2所述的基于LI范数模型的VLSI标准单元全局布局方法，其特征在于，所述步骤(3)中，对于每个单元j'e W，i?)，将与其连通度最高的单元A聚到一起，并将三元组triple C/，左，5.)插入优先队列中，其中，s是聚类score值,计算公式如下:
5.根据权利要求2所述的基于LI范数模型的VLSI标准单元全局布局方法，其特征在于，所述步骤(6)的实现步骤如下: (61)对于每个优先队列中的聚类，选择队列顶端的triple(/，々，.5)； (62)如果j.标记为invalid,那么选择最大的score值s(/，々，),将triple{J,kf ,sf)插入到优先队列中，并标记J为valid ； (63)如果J'标记为valid,把作为新的聚类，更新与J'、々有连接的网表，选择具有最大score值s’(/’ )的聚类々’，将三元组triple C/，,5，)插入到优先队列中，并标记的邻域为invalid ； (64)重复步骤出1广(63)，直到优先队列中每个聚类都访问到。
6.根据权利要求2所述的基于LI范数模型的VLSI标准单元全局布局方法，其特征在于，所述步骤(9)中，通过不断增大current,从而不断增加bin的个数，最后使得每个bin的大小接近标准单元的大小，以此确定每个标准单元的具体位置；current=min (current*2, sqrt (| V |)), I V I 表示单元集合 V 的元素的个数。
7.根据权利要求2所述的基于LI范数模型的VLSI标准单元全局布局方法，其特征在于，所述步骤(10)的实现步骤如下:
T (101)初始化罚因子及外部迭代次数:
8.根据权利要求2所述的基于LI范数模型的VLSI标准单元全局布局方法，其特征在于，所述步骤(11)中，将该级优先队列中的聚类析散，析散后的子聚类继承了本层的聚类的最优位置，用于下一级 共轭次梯度算法的初始解。
【文档编号】G06F17/50GK103605820SQ201310412320
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2013年9月12日 优先权日:2013年9月12日
【发明者】朱文兴, 范更华, 陈建利 申请人:福州大学