[发明专利]一种基于层次化划分的布图规划方法

说明书

本发明涉及一种基于层次化划分的布图规划方法，包括以下几个步骤：步骤1使用一个模块粗略排布方法，通过对原始问题的递归划分生成一组只含有一个模块的子问题构造初始布图；步骤2针对布图非法的两个因素模块重叠和模块超出电路板构造势能函数，并使用对变量带上下界约束的拟牛顿法优化势能函数将初始布图转化为合法布图；如果以上合法化失败，步骤3模块精细排布方法先将大模块固定在电路板上，再将剩余小模块放置到电路板上，并使用最后使用布图合法化工具将布图调整为合法；步骤4输出最终的布图结果；本发明为二维布图规划问题提供了一种连线长度更小的布图算法。

技术领域

本发明属于集成电路电子自动化设计(VLSI EDA)技术领域，尤其涉及一种基于层次化划分的布图规划方法。

背景技术

集成电路电子自动化设计采用的是层次化结构，依次进行结构、功能、逻辑和电路和物理设计，最后一步的物理设计需要将将元件的电路表示转换为几何表示、将连接元件的线网转换成几何连线图形。布图规划(Floorplanning)是物理设计的一个核心步骤，将元件抽象成几何模块互不嵌入的布图到芯片上，同时优化芯片面积、连线长度和能耗等。布图规划处于物理设计的早期阶段，一方面可以提供前期阶段的反馈数据，指导系统架构的调整，另外一方面在布图过程中可以考虑后续布线阶段的需求，在优化模块布局的同时对布线中的拥塞和时延目标进行初步优化，可以看到布图规划在保证模块合法放置的同时，在整个EDA设计流程中起到了承上启下的作用是非常关键的一个步骤。

因为布图规划问题是一个NP-hard问题，当问题规模达到百级以上时，精确算法不能在有效的时间求解，因此当前对该问题的求解主要是采用了启发式求解算法。当前研究方法整体上可以分为三类：基于模拟退火和遗传的元启发式方法、基于图分割的方法和基于力引导的方法。其中基于元启发式的方法存在求解速度慢的问题，当模块规模达到上百时，求解质量较差；当前基于图分割的方法只对问题进行了较少层次的分割，且分割中未考虑整体模块间的连接关系，未能最大程度发挥图分割算法的能力。当前表现最优的是基于力引导的方法。

针对以上技术问题，故需对其进行改进。

发明内容

基于现有技术中存在的上述不足，本发明提供了一种基于层次化划分的布图规划方法QinFer。

为了达到以上目的，本发明所采用的技术方案是：一种基于层次化划分的布图规划方法，其特征在于：包括以下几个步骤：

步骤1：模块粗略排布；对原问题进行层次化划分，每次划分先使用图分割方法将模块分为两部分使得两部分间的模块连接尽量的少，再平行于电路板的短边，按照两部分模块面积比例分割电路板；迭代划分直至每个子问题均只包含一个模块，将每个模块放置到它对应的子电路板上，生成一个所有模块均匀放置在电路板上，但模块可能存在重叠或超出电路板的初始化布图；

步骤2：布图合法化调整；基于模块间的重叠面积大小和模块超出电路板的程度构造势能函数，采用L-BFGS-B优化势能函数，当势能函数可以减小到零时，合法化调整成功，跳转到步骤4；合法化识别时，若前期还未调用过步骤3，则跳转到步骤3，否则跳转到步骤4；

步骤3：模块精细排布；结合步骤1生成的初始布图，先将问题中尺寸超大的模块固定在电路板上，之后再采用问题层次划分的方式将剩余的非超大模块均匀排布到电路板上剩余的空间中，从而生成模块排布更加均匀的初始化布图；跳转到步骤2；

步骤4：布图输出；输出计算所得布图。

作为本发明的一种优选方案，所述步骤2中，布图合法化调整，具体包括以下几个步骤：

步骤2.1；查找存在重叠关系的模块；本发明采用的quadtree的方式查找所有的重叠；Quadtree的构造中，每个顶点对应一个子电路板和该子电路板重叠的所有模块，初始的根节点对应于初始的电路板和所有模块，之后进行迭代地四划分；对于每个模块，遍历查找所有包含该模块的叶子节点，并与对应叶子节点内的所有模块进行重叠性检查，找出所有存在重叠的模块；