[发明专利]集成电路版图验证并行处理解决方案

说明书

技术领域

本发明是一种适用于集成电路版图验证工具中的并行处理方案，所属的技术领域是集成电路计算机辅助设计领域，尤其是涉及集成电路版图的设计规则检查(DRC)和版图与原理图的一致性检查(LVS)领域。

背景技术

近30年来，集成电路技术一直按照“摩尔定律”向前发展。芯片的特征尺寸越来越小，单个芯片的集成度也越来越高。随着芯片规模的扩大，在集成电路设计的各个阶段所需验证的设计规则也在不断增多。其中集成电路版图的设计规则检查(DRC)以及集成电路版图与原理图的一致性检查(LVS)变得越来越重要，它们对于消除错误、降低设计成本和减少设计失败的风险具有重要作用。在超大规模集成电路设计中，版图规模急剧膨胀，如何在有效时间内完成设计方案的验证工作成为各大EDA厂商急需解决的问题。

并行处理包括分布式处理和多线程两种关键技术。分布式处理研究如何把一个需要非常巨大的计算能力才能解决的问题分成许多小的部分，然后把这些部分分配给许多计算机进行处理，最后把这些计算结果综合起来得到最终的结果。多线程是处理对象粒度比分布式更小的并行处理方式。分布式处理每个处理单位的数据处理对象是一个进程，而多线程的处理对象是一个线程。每个正在系统上运行的程序都是一个进程。每个进程包含一到多个线程。进程也可能是整个程序或者是部分程序的动态执行。线程是一组指令的集合，或者是程序的特殊段，它可以在程序里独立执行。也可以把它理解为代码运行的上下文。所以线程基本上是轻量级的进程，它负责在单个程序里执行多任务。通常由操作系统负责多个线程的调度和执行。线程是程序中一个单一的顺序控制流程。在单个程序中同时运行多个线程完成不同的工作，称为多线程。线程和进程的区别在于，多个进程有不同的代码和数据空间，而多个线程则共享数据空间，每个线程有自己的执行堆栈和程序计数器为其执行上下文。线程的运行中需要使用计算机的内存资源和CPU。

无论进程调度还是线程调度，都可以用统一的生产者-消费者模型描述。在这个模型中，有1个(或多个)生产者每隔一段时间就生产出一件产品，放入缓冲区中，有1个(或多个)消费者每隔一段时间就从缓冲区取出一件产品消费。缓冲区的大小是有限的，如果生产者发现缓冲区已满，只能暂停生产，直到消费者继续消费一个产品使缓冲区不满才能继续生产。如果消费者发现缓冲区已空，也只能等待生产者生产一个产品。简单的生产者-消费者模型如图1所示。

进程调度的输入是命令图。命令图是一组命令的集合，命令之间有依赖关系，即一条命令的结果可能会是另外一条命令的输入。线程调度的输入是单元(Cell)拓扑关系图，这是一种树形图，最顶层单元是根，而最低层是叶子节点，从最顶层单元到最低层单元是一种调用关系。单元是集成电路设计的基本逻辑单位，单元之间可以相互调用，一个单元内部是一些来源于不同物理层(Layer)的图形和其他单元实例(Instance)的集合。

发明内容

本发明针对甚大规模集成电路版图验证过程中所面临的运行速度过慢，运行时间过长，导致版图验证最终不可解的问题，提出了一种基于分布式和多线程技术的并行处理解决方案。在实际工程应用中，此方案能够极大加速版图验证工具的运行速度，提高可验证版图规模。

本发明的主要技术方案包括以下两个模型：

1.命令调度Manager-Worker模型。

在Manager-Worker模型中，Manager是生产者，Worker是消费者。Manager负责生产出每条命令，由Worker执行，Worker执行完毕后将结果反馈给Manager，Manager获得结果后生产出新的命令，直到所有命令都执行完毕。因此，Manger的工作方式包括了以下几个步骤：

(1)编译命令文件，生成命令调度图。命令调度图是一种拓扑有向图，其中的节点表示命令，弧表示数据依赖关系。

(2)读入GDS文件，生成单元调用拓扑关系图。GDS是集成电路路版图的一种标准文件格式。

(3)生成待处理命令。待处理命令即命令图中入度为0的节点。

(4)调度待处理命令。将命令发向一个空闲的Worker。如果没有Worker空闲，则Manager等待。Manager和Worker之间的通信使用Socket。Worker和Worker之间不进行任何通信。

(5)接收命令结果。Manager在进行调度的同时要接收Worker命令结果反馈，当有结果反馈时，Manager要计算新的入度为0的命令节点。