CN104750937B

CN104750937B - 基于Hadoop的集成电路版图转换方法

Info

Publication number: CN104750937B
Application number: CN201510164041.9A
Authority: CN
Inventors: 王俊平; 马瑞芳; 韦蓉; 赵腾伟; 支爽爽; 杨国钰
Original assignee: Xidian University
Current assignee: Xidian University
Priority date: 2015-04-08
Filing date: 2015-04-08
Publication date: 2017-10-24
Anticipated expiration: 2035-04-08
Also published as: CN104750937A

Abstract

本发明公开一种基于Hadoop的集成电路版图转换方法，实现步骤为：(1)预处理文档；(2)上传文档；(3)对文档数据分块；(4)设置映射map类；(5)提交任务。本发明相比现有技术对集成电路版图转换的方法，具有对集成电路的大规模版图转换效率高及转换过程稳定性好的优点，该方法可以提高集成电路版图的加州理工中介格式CIF文档转换为位图BMP的效率，解决在单机串行上转换时效率低，出现空白图像的问题。本发明可用于对集成电路的大规模版图转换。

Description

基于Hadoop的集成电路版图转换方法

技术领域

本发明属于计算机技术领域，更进一步涉及集成电路技术和计算机分布式数据处理领域中的一种基于分布式处理软件框架Hadoop的集成电路版图转换方法。本发明应用分布式文件系统(Hadoop Distributed File System，HDFS)对输入文件进行分布式的存储及应用映射-化简(MapReduce)架构中的映射(map)函数对集成电路版图的加州理工中介格式CIF(Caltech Intermediate Form)文档进行分割、提取信息和转换图像等操作，可用于高效率地把大规模的集成电路版图的加州理工中介格式CIF文档转换为位图(Bitmap，BMP)的图像版图。

背景技术

随着半导体产业的不断发展，超大规模集成电路的发展应运而生。在电路规模不断扩大、特征尺寸不断缩小的情况下保持或提高集成电路的成品率已成为集成电路制造中的关键问题。而关键面积是衡量集成电路成品率的一个重要指标。版图中的线网和随机缺陷轮廓大多数是非规则形状的，在平面版图上可以更加直观的计算线网的关键面积及优化随机缺陷。为了精确计算版图的关键面积以及能够更加方便和高效地处理和优化版图图像，需要将版图文件转换为图像文件。

Junping Wang，Suyang Qi，Dan Xu发表的论文“A Study on CIF-to-BMP FormatTransformation Algorithm”(Advanced Materials Research，pp.2510-2513，2013)中提出一种将版图格式的文档转换为图像格式文件的方法。该方法以集成电路版图的加州理工中介格式CIF文档命令和位图BMP为基础，能实现集成电路版图的加州理工中介格式CIF文档的图元转换为位图BMP的图像。该方法的基本思想是读入集成电路版图的加州理工中介格式CIF文档名，通过文件的美国标准信息交换代码(American Standard Code forInformation Interchange，ASCII)的文本形式，得出文件中的集成电路版图中图元以及各层的信息；顺序选择层名，由层名得到对应的图元，同时，由层名确定图元的颜色进而对其进行颜色填充；然后，读入图元的数据，算出各个图元的信息，选择图元的类型，用二维数组存储转换的图形数据；最后，输出位图BMP的图像文件。该方法能够完成从集成电路版图的加州理工中介格式CIF文档转换为位图BMP的图像文件。但是该方法仍然存在的不足是，该方法只能转换一幅图像版图，无法进行大规模的集成电路版图的加州理工中介格式CIF文档的版图转换；该方法的版图转换过程很不稳定，常常会产生空白图像；该方法的转换效率很低，数据处理上也有待改进。

Rong Wei，Junping Wang，Runsen Xing，Xinge Hong，Ruiping Feng，Peng Li，andSuyang Qi发表的论文“A New Extraction Algorithm of Image Layout Based onSliding Window”(ASID2014，pp.68-71，2014)提出了一种基于滑动窗口的图像版图转换方法。该方法的基本思想：首先读入集成电路版图的加州理工中介格式CIF格式文档，得出整个集成电路版图的加州理工中介格式CIF文档的版图所在的矩形范围，从而得到要转换的图像版图的精确范围；其次逐条读取集成电路版图的加州理工中介格式CIF文档命令，按设置好的比例参数压缩数据，并转化为统一的红绿蓝(Red Green Blue,RGB)数据格式保存在画图数组中；然后再次读取画图数据，确定图形的位置和范围，并填充相应的颜色；最后从集成电路版图的加州理工中介格式CIF文档版图矩形范围的左下角开始，逐个输出输出窗口内的图像版图，并滑动输出窗口到下一个指定的输出位置。该方法采用程序统计并计算出精确的提取参数，可以避免人为估值的不准确性。借助滑动窗口的滑动，可以将较大的集成电路版图的加州理工中介格式CIF文档版图分区域输出为多幅连续的图像版图，实现了较大的集成电路版图的加州理工中介格式CIF文档版图的完整转换。但是，该方法仍然存在的不足是，该方法是基于单机串行处理数据的，对于大规模的版图转换，集成电路版图的加州理工中介格式CIF文档中的命令行数越多，要转换的图像版图范围越大，转换时间会很长，效率会变低。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提出一种基于Hadoop的集成电路版图转换方法，该方法可以提高集成电路版图的加州理工中介格式CIF文档版图转换为位图BMP的效率，解决在单机串行上转换时效率低的问题。

本发明的具体步骤如下：

(1)预处理文档：

(1a)将集成电路版图的加州理工中介格式CIF文档转化成文本文件txt类型的文档；

(1b)删除集成电路版图的加州理工中介格式CIF文档中说明集成电路版图信息的注释语句，并删除集成电路版图的加州理工中介格式CIF文档中除了文件结束标志语句之外的语法命令语句；将删除后保留基本图元的图形定义语句和文件结束标志语句的文档作为预处理后的文档；

(2)上传文档：

将预处理后的文档，通过Eclipse插件上传至分布式处理软件框架Hadoop集群中的分布式文件系统HDFS中；

(3)分块存储文档数据：

分布式处理软件框架Hadoop集群中的分布式文件系统HDFS，对上传到该系统中预处理后的文档数据进行分块存储；

(4)设置映射map类：

(4a)将文档数据块中文本文件的一行由文本文件txt类型转换为字符串string类型，得到一个字符串；将该字符串在逗号和空格处进行分割，分割成子字符串，将分割后的子字符串按其在分割前字符串中的先后顺序依次存入字符串数组中；

(4b)将字符串数组中第一个元素的格式转换为字符类型，将该字符类型的元素赋值给字符变量wb；将字符串数组中其余元素的格式均转换为整数类型，将整数类型的元素保存到整数类型的一维数组中；

(4c)分析字符变量wb的内容，如果字符变量wb中存储的字符是字符“B、R、W、P”中的一个时，执行步骤(4d)，如果字符变量wb中存储的字符是字符“E”时，执行步骤(4e)；

(4d)根据集成电路版图的加州理工中介格式CIF命令的语法格式，读取整数类型的一维数组中的数据，采用像素画图方法，将集成电路版图中的基本图元转换为像素矩阵的形式，将基本图元的像素矩阵保存到四维数组中；

(4e)将四维数组中基本图元的像素矩阵用位图BMP的形式分块输出；

(5)提交任务：

初始化任务Job，将任务Job提交到分布式处理软件框架Hadoop集群中。

本发明与现有的技术相比具有以下优点：

第1，由于本发明使用Hadoop集群转换集成电路的版图，克服了现有技术中对集成电路的大规模版图转换效率低的缺点，使得本发明提高了集成电路的大规模版图的转换效率。

第2，由于本发明使用分布式文件系统HDFS对文档数据进行处理，克服了现有技术中对集成电路的版图转换过程不稳定，出现空白图像的缺点，使得本发明中的版图转换效果更好，提高了集成电路的版图转换过程的稳定性。

附图说明

图1为本发明的的流程图；

图2为本发明与现有方法的转换时间比较图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的描述。

参照图1，本发明的具体实施步骤如下：

步骤1，预处理文档。

第一步，将集成电路版图的加州理工中介格式CIF文档转化成文本文件txt类型的文档；

第二步，删除集成电路版图的加州理工中介格式CIF文档中说明集成电路版图信息的注释语句，并删除集成电路版图的加州理工中介格式CIF文档中除了文件结束标志语句之外的语法命令语句。将删除后保留基本图元的图形定义语句和文件结束标志语句的文档作为预处理后的文档。集成电路版图的加州理工中介格式CIF文档中定义图元命令的第一个字符表示集成电路版图中的基本图元的形状，字符“B”表示矩形，其后的数据依次表示矩形的长、宽、横坐标和竖坐标的值；字符“R”表示圆形，其后的数据依次表示圆形的直径、横坐标和竖坐标的值；字符“W”表示有宽度的线条，其后的数据依次表示有宽度的线条的宽度、折点的横坐标和竖坐标的值；字符“P”表示多边形，其后的数据依次表示多边形的顶点的横坐标和竖坐标的值。集成电路版图的加州理工中介格式CIF文档的文件结束标志语句中，字符“E”表示整个集成电路版图的加州理工中介格式CIF文档的结束。

步骤2，上传文档。

将预处理后的文档通过Eclipse插件上传至分布式处理软件框架Hadoop集群中的分布式文件系统HDFS中。上传文档的具体步骤如下：

第一步，修改分布式处理软件框架Hadoop集群中的插件Eclipse上本地haoop中映射-化简主节点的地址为主机节点的地址192.168.1.219，映射-化简主节点的端口号为主机节点的端口9001，本地haoop中分布式系统主节点的端口号为9000，用户名为hadoop，使插件Eclipse与分布式处理软件框架Hadoop集群连接；

第二步，在分布式处理软件框架Hadoop集群中的分布式文件系统HDFS中建立一个输入文件夹Input，通过插件Eclipse将本地文件上传到分布式文件系统HDFS中。

步骤3，文档数据分块。

第一步，将分布式处理软件框架Hadoop集群中数据块的大小设置为默认值64M；

第二步，分布式处理软件框架Hadoop集群中的分布式文件系统HDFS，对上传到该系统中的预处理后的文档数据，根据设置的数据块的大小进行分割，得到文档数据块；分布式处理软件框架Hadoop集群中的映射化简mapreduce框架自动将每一个文档数据块分割为键-值对，键-值对中的值存储的是文档数据块中文本文件的一行，键为该行的首字符相对与文档数据块中文本文件首字符的偏移量。

第三步，将文档数据块按文档数据块分割的顺序，存储到分布式处理软件框架Hadoop集群中的数据节点Slave1和Slave2中。

步骤4，设置映射map类。

第一步，将文档数据块中文本文件的一行由文本文件txt类型转换为字符串string类型，得到一个字符串；将该字符串在逗号和空格处进行分割，分割成子字符串，将分割后的子字符串按其在分割前字符串中的先后顺序依次存入字符串数组中；

第二步，将字符串数组中第一个元素的格式转换为字符类型，将该字符类型的元素赋值给字符变量wb；将字符串数组中其余元素的格式均转换为整数类型，将整数类型的元素保存到整数类型的一维数组中；

第三步，分析字符变量wb的内容，如果字符变量wb中存储的字符是字符“B、R、W、P”中的一个时，执行步骤4中的第四步，如果字符变量wb中存储的字符是字符“E”时，执行步骤4中的第五步；

第四步，根据集成电路版图的加州理工中介格式CIF命令的语法格式，读取整数类型的一维数组中的数据。采用像素画图方法，将集成电路版图中的基本图元分块转换为像素矩阵的形式，将基本图元的分块像素矩阵保存到四维数组a0[h][v][n][n]中。四维数组a0[h][v][n][n]中，两个参数n表示像素矩阵的长和宽的像素都是n，n可以根据需要自行设置，参数h和v分别表示四维数组a0中存储的像素矩阵的行数和列数，参数h和v的乘积表示四维数组a0中存储的小版图的像素矩阵的个数，参数h和v可以根据需要自行设置。

所述像素画图方法，按如下步骤进行：

第1步，界定一个输出窗口；

第2步，分析集成电路版图中基本图元的形状，若基本图元为矩形和圆形，执行第3步；若基本图元为有宽度的线条，执行第4步；若基本图元为多变形，执行第5步；

第3步，按照集成电路版图的加州理工中介格式CIF命令的语法规则，得到集成电路版图中基本图元的边界，将基本图元在输出窗口范围内的区域转换成像素矩阵；

第4步，将集成电路版图中有宽度的线条每两个相邻折点之间的图形，在输出窗口范围内的区域转换成像素矩阵；

第5步，遍历集成电路版图中多边形的所有顶点，从中查找集成电路版图中多边形顶点竖坐标的最小值和最大值，将竖坐标的最小值到最大值之间的每条横线代表一条扫描线；按照求两条直线交点的方法计算扫描线与集成电路版图中多边形各边的交点；将交点按递增顺序进行排序；对排序后第一个交点在奇数位第二个交点在偶数位的相邻交点组成一个区间；将在输出窗口范围内的区间中的像素置为1。

第五步，将四维数组a0中基本图元的分块像素矩阵用位图BMP的形式分块输出，每次输出一个小版图。

步骤5，提交任务。

第一步，创建一个配置对象conf，其构造方法会默认加载两个配置文件，分别是hdfs-site.xml和core-site.xml，这两个配置文件中会有访问分布式文件系统HDFS的所需的参数值，主要是系统默认名字fs.default.name指定了分布式文件系统HDFS的地址，客户端就可以通过这个地址访问分布式文件系统HDFS了；

第二步，用配置对象conf创建并初始化任务Job，为任务Job指定执行地址为分布式处理软件框架Hadoop集群中主机节点的地址192.168.1.219，并为任务Job指定map类文件的路径；

第三步，将任务Job提交到分布式处理软件框架Hadoop集群中。

本发明的效果可以通过下述仿真实验得到验证：

1.仿真条件：

本发明的仿真是在搭建的分布式处理软件框架Hadoop集群上进行的。分布式处理软件框架Hadoop集群包含3个节点：1个主机节点Master和2个从机节点Slave1、Slave2，并通过局域网连接三个节点。

软件环境如下：

Linux环境：CentOS release 6.4。

JDK版本：1.6.0_25。

Hadoop版本：Hadoop 1.0.4。

Eclipse版本：Eclipse 3.7。

节点的IP地址及硬件配置如下：

表1 Hadoop集群中节点的IP地址及硬件配置

机器名称	IP地址	CPU
			Master	192.168.0.219	Pentium(R)Dual-Core(R)CPU E6600@3.06GHz
Slave1	192.168.0.220	Pentium(R)Dual-Core(R)CPU E6600@3.06GHz
			Slave2	192.168.0.221	Pentium(R)Dual-Core(R)CPU E6600@3.06GHz

2.仿真内容与结果分析：

采用本发明的基于Hadoop的集成电路版图转换方法与基于滑动窗口的图像版图转换方法相比，对集成电路版图转换时间的比较如图2所示。

图2是本发明与现有方法对集成电路版图转换的时间使用趋势的比较图，横坐标表示输入文本的大小，物理单位为KB，纵坐标表示版图转换的时间，物理单位为分min。

本发明分别选取四个输入文本，文本大小分别为200KB、415KB、537KB、658KB，输出小版图的像素的长和宽都是900，存储像素矩阵的四维数组a0存储230幅小版图的像素。分别使用现有技术中的基于滑动窗口的图像版图转换方法和本发明两种方法进行仿真，对两种方法下对集成电路版图转换的时间进行统计，最终得到集成电路版图转换的时间使用趋势的两根曲线，图2中用圆点连接的曲线表示用本发明的方法对集成电路版图转换的时间的使用趋势，图2中用三角形连接的曲线表示用现有技术中的基于滑动窗口的图像版图转换方法对集成电路版图转换的时间的使用趋势。

由图2可见，随着文本大小的增大，集成电路版图转换的时间逐步增多。但是，输入文本的大小相同时，对两根曲线的纵坐标比较可知，本发明对集成电路版图转换的时间少，且随着文本大小的增加，本发明方法曲线的线性增长越缓慢，说明优越性越突出。

仿真结果表明：本发明由于是基于Hadoop的集成电路版图转换，采用分布式处理系统对集成电路版图的加州理工中介格式CIF命令进行并行处理，提高了集成电路版图转换的效率。

Claims

1.一种基于Hadoop的集成电路版图转换方法，包括如下步骤：

(1)预处理文档：

(2)上传文档：

(3)分块存储文档数据：

(4)设置映射map类：

(4c)分析字符变量wb的内容，如果字符变量wb中存储的字符是字符“B、R、W、P”中的一个时，执行步骤(4d)，如果字符变量wb中存储的字符是字符“E”时，执行步骤(4e)；其中，字符“B”表示矩形，字符“R”表示圆形，字符“W”表示有宽度的线条，字符“P”表示多边形，字符“E”表示整个集成电路版图的加州理工中介格式CIF文档的结束；

(5)提交任务：

2.根据权利要求1所述的基于Hadoop的集成电路版图转换方法，其特征在于，步骤(3)中所述的分块存储的步骤如下：

第1步，将分布式处理软件框架Hadoop集群中数据块的大小设置为默认值64M；

第2步，分布式处理软件框架Hadoop集群中的分布式文件系统HDFS，对上传到该系统中的预处理后的文档数据，根据设置的数据块的大小进行分割，得到文档数据块；

第3步，将文档数据块按文档数据块的分割顺序，存储到分布式处理软件框架Hadoop集群中的数据节点中。

3.根据权利要求1所述的基于Hadoop的集成电路版图转换方法，其特征在于，步骤(4d)中所述的像素画图方法的步骤如下：

第1步，界定一个输出窗口；

第5步，遍历集成电路版图中多边形的所有顶点，从中查找集成电路版图中多边形顶点竖坐标的最小值和最大值，竖坐标的最小值到最大值之间的每条横线代表一条扫描线；按照求两条直线交点的方法计算扫描线与集成电路版图中多边形各边的交点；将交点按递增顺序进行排序；对排序后第一个交点在奇数位第二个交点在偶数位的相邻交点组成一个区间；将在输出窗口范围内的区间中的像素置为1。

4.根据权利要求1所述的基于Hadoop的集成电路版图转换方法，其特征在于，步骤(5)中所述的初始化任务Job的步骤如下：

第1步，创建一个配置对象conf；

第2步，用配置对象conf创建任务Job，并为任务Job指定执行地址和映射map类文件的路径。