[发明专利]基于虚拟模块的大规模混合模式布图方法

摘要

基于虚拟模块的大规模混合模式布图方法属于集成电路计算机辅助设计技术领域，其特征在于：它是在“虚拟模块”概念的基础上层次化划分整个电路，以降低问题的规模，同时，把处理虚拟模块和宏模块的规划技术以及处理标准单元的布局技术有机地相结合，以保证整个布图系统能在合理时间内得到优良的布图结果。整个过程依次由划分、规划、基于二次布局的总体布局和详细布局组成。与一般的二次布局结果相比，线长改善效果最大可达到40％以上。

主权项

1.基于虚拟模块的大规模混合模式布图方法，含有处理宏模块的规划方法以及处理标准单元的布局方法，其特征在于：它在虚拟模块的基础上引入了矩形单元规划方法和矩形区域内的布局方法，它的整个过程依次包括划分、规划、基于二次布局的总体布局和详细布局四个部分；具体而言，它借助于SUN工作站V880，用C语言编程实现，依次含有以下步骤：(1)输入电路，包括：(1.1)标准单元的描述，包括宽和高，其中，各标准单元的高度相等；(1.2)宏模块的描述，包括宽和高；(1.3)焊块的描述，包括输入/输出属性，定好的位置坐标；(1.4)引脚的描述，包括所属单元的序号，在单元上的相对位置坐标；(1.5)线网的描述，包括线网的端点数，每个端点连在哪个单元的哪个引脚上；同时输入下列参数的值：Nc：标准单元的数量，Nb：宏模块数量，Npi：输入焊块的数量，Npo：输出焊块的数量，Npio：输入输出焊块的数量；(2)划分，对全部电路进行划分，生成虚拟模块树，所述虚拟模块是指在划分过程中被分在同一个部分的多个标准单元或宏模块的组合，属于一种逻辑模块，其形状可按不同的长宽比进行变化，其面积的最小值等于内部所有标准单元以及宏模块的面积之和；(2.1)设定Pc：每个叶子虚拟模块中拥有的标准单元数，Pb：后续规划过程中能有效处理的最大模块数，Pp：用hMETIS软件包对所构造的超图进行虚拟模块划分时，要生成的模块个数；(2.2)基于公知的IMFFC算法把整个电路划分成标准单元团的集合Sc1，在忽略宏模块的情况下进行；(2.3)基于公知的hMETIS多层次划分软件包对标准单元团集合Sc1进行划分，生成虚拟模块树的叶子节点，并用控制参数Pc来控制每个叶子虚拟模块中拥有的标准单元数；(2.4)生成代表整个电路层次化结构的虚拟模块树，整个电路成为树的根节点，其中只有宏模块、焊块和叶子虚拟模块，用控制参数Pb控制划分过程是否要递归进行下去；构造一个超图，其顶点与包括宏模块在内的所有模块相对应，并用hMETIS软件包对所述超图进行划分，生成含有宏模块或标准单元的虚拟模块，相应建立虚拟模块树中该节点的与虚拟模块相对应的子节点，在划分时，用控制参数Pp控制模块级划分数，最终形成的虚拟模块树含有以下两类节点：叶子节点：对应该类节点的虚拟模块由标准单元和虚拟焊块组成，非叶子节点：对应的虚拟模块由虚拟焊块、宏模块或下一级虚拟模块组成；(3)规划，对非叶子节点中的模块进行定位，并确定它们的最佳形状：(3.1)设定：wni：模块之间线网i的权重，由用户设定，wc1、wc2、wc3：计算代价时用的权重，由用户定义，Ttb：用模拟退火方法进行位置优化时用的退火起始温度，属于系统参数，Tte：用模拟退火方法进行位置优化时用的退火结束温度，属于系统参数，LC1：用模拟退火方法进行位置优化时用的循环执行次数，Ft：表示退火过程中的降温系数，Tsb：用模拟退火方法进行形状优化时用的退火起始温度，Tse：用模拟退火方法进行形状优化时用的退火结束温度，LC2：用模拟退火方法进行形状优化时用的循环执行次数；(3.2)用公知的角模块方法表示模块的位置；(3.3)随机生成一个角模块表示法中的列表S、L和T，其中：S表示模块安放顺序，L表示模块安放方向，T表示模块安放时在安放方向上相邻接的其他模块的数量；在假设所有虚拟模块的虚拟引脚都设在虚拟模块中心的条件下，根据用户给定的上述参数，计算模块间线网的总线长及其代价；(3.4)用公知的模拟退火方法进行位置优化；(3.5)在(3.4)所得的最优解的基础上，再用公知的模拟退火方法进行形状优化；同理，按步骤(3)对虚拟模块树中的所有非叶子节点进行操作，使所有的宏模块和虚拟模块都得到定位；(4)总体布局，对叶子虚拟模块中的标准单元使用公知的二次布局方法进行定位，并保持线长最短的目标；依次扫描区域树中的所有叶子节点，并用控制参数Pr来限定各叶子节点中的标准单元数，若其标准单元数大于Pr值，则对节点按垂直或水平方向进行划分，生成两个子节点，它们分别表示该子区域和其中的单元子集合，把子节点挂在原叶子节点下成为新的叶子节点，直到所有叶子节点中的标准单元数都不大于Pr值；(5)详细布局，对全芯片单元进行最后的定位：(5.1)把芯片划分为Dm*Dn个面积相等的子区域；(5.2)平衡子区域：建立容量—费用网络，求解最小代价最大流问题，依拓扑顺序依次处理容量—费用网络中的所有顶点，用最小代价的方法把单元分布拥挤的子区域中部分单元移动到单元分布稀疏的区域中；(5.3)平衡每个子区域内部的子行区：重建容量—费用网络，用求解最小代价最大流问题的方法，求出每一对相邻子行区间需要移动单元的面积总和，用拓扑顺序依次处理每一个子行区，根据行区内部标准单元面积总和不大于行区总面积的原则，把被子区域竖直边界分割开的同一行上相邻的子行区合并成整体行区；(5.4)把行中的标准单元按X方向坐标从小到大进行排序，然后按此顺序依次放置每个单元，以消除每个行区内的单元重叠；(5.5)从优化线长出发，对单元位置进行调整；(6)输出设计结果。