CN113255284B - 全局布线中快速局部拆线重布方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种全局布线中快速局部拆线重布方法，该方法获取线网中需要拆除连线的pin，拆除与pin节点直接相连的线段，拆除后得到若干个互不连通的子线网，然后再连接任意数量的不连通子线网，将拆除后得到的若干个子线网重新连接成一个连通的树结构。该方法有利于提高线网拆线重布的效率。

Description

全局布线中快速局部拆线重布方法
技术领域
本发明属于超大规模集成电路VLSI物理设计自动化技术领域，具体涉及一种VLSI全局布线中快速局部拆线重布方法。
背景技术
布线是超大规模集成电路物理设计环节中最重要，同时也是最有挑战性的环节之一。基于分而化之的思想，布线阶段又通常划分为全局布线和详细布线两个阶段，全局布线和详细布线将整个复杂的布线问题拆分为两个子问题，两个阶段分别有不同的优化目标。其中全局布线主要为整个布线环节优化布线拥塞和线长，同时在整体上规划线网走线的大致区域，详细布线在全局布线的基础上，处理线网具体布线中违反详细布线约束的局部位置。
在主流的全局布线场景中，为了得到一个较好的全局布线解，往往会先产生一个拥有较好线长的初始解，但是拥有较好线长的初始解，由于不考虑或者较少布线拥塞信息，会产生大量布线拥挤的区域，所以还需要多次的拆线重布迭代来降低布线拥塞，最终在布线拥塞和线长之间达到一个合理的平衡点。
大多数的布线器中，在进行拆线重布迭代的过程时，如果监测到某个线网的某个位置位于拥塞区域，会拆除整个线网来进行重新布线，即便原本位于不拥塞区域的局部线网也被拆除和重布，但是实际上，只需要拆除位于拥塞区域的局部线网，然后局部线网重新绕线避开拥塞区域即可。拆除整个线网的操作往往会带来大量不必要的重复计算和速度降低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种全局布线中快速局部拆线重布方法，该方法有利于提高线网拆线重布的效率。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种全局布线中快速局部拆线重布方法，包括如下步骤：
步骤S1：构建存储线网节点的数据结构，每个节点中包含以下信息：节点在布线网格地图中的编号、节点在布线树中的父亲节点指针、节点在布线树中的孩子节点的数组；
步骤S2：以要拆除连线的pin节点为中心，递归遍历拆除与其直接相连的局部线段，同时得到若干个不连通的子线网集合，其中拆除的pin节点视为一个只有一个点的子线网集合；
步骤S3：将所有子线网节点存入一个与布线网格地图大小和维度相同的整型数组routingMap中，routingMap中元素默认值为0，所有子线网节点标记为1；
步骤S4：随机选择一个子线网集合作为初始扩展集合，初始扩展集合中的所有点在routingMap中对应元素标记为2，并以权重为0加入优先队列，开始基于迪科斯特算法的迷宫布线搜索；
步骤S5： 当迷宫布线搜索扩展到某个点在routingMap中的值为1时，表示遇到了一个新的子线网集合，将这个新子线网集合及其与上一个集合产生的新路径上的所有点在routingMap中标记为2，并以权重为0加入优先队列；
步骤S6：重复步骤S5，直到所有子线网集合中的点在routingMap中都被标记为2；
步骤S7：在routingMap中任意选取一个pin节点作为布线树的根节点，然后在routingMap中展开深度优先搜索，在递归遍历中，以当前节点向临近方向搜索，当临近节点的节点值为2时，将临近节点加入布线树中，以节点值为2的临近节点进入下一层递归，并把临近节点值设为0，防止重复搜索；当搜索完所有值为2的节点时，得到一个包含线网所有点的连通的布线树结构。
进一步地，所述步骤S2中，以要拆除连线的pin节点为中心，递归遍历时，以它所有的孩子节点和父亲节点组成的分支向外遍历，当前节点要作为下一级递归调用的先序节点传入下一级递归函数中，递归函数中判断，如果下一个搜索的节点与上一级递归函数传入的先序节点相同，则不继续往下搜索，防止重复搜索陷入死循环；同时，假设要拆除连线的pin节点的所有孩子节点和父亲节点组成的分支数有n个，每个分支有一个分支编号和一个状态值flag，在每个分支的递归搜索中，当搜索到一个pin节点或者斯坦纳节点之前，flag为false，搜索到的节点都是要拆除的节点，分支搜索到一个pin节点或者斯坦纳节点时，将flag设为true，在每个分支后继的递归遍历中，搜索到的节点都是当前分支代表的子线网结构中的节点；被拆除连线的pin节点视为一个拥有单个节点的子线网结构；最终获取到的子线网数目=分支数+1。
进一步地，以要拆除连线的pin节点为中心，以它所有的孩子节点和父亲节点组成的分支向外遍历，在遇到其他pin节点或者斯坦纳节点之前，拆除与其直接相连的局部线网，然后在后续的遍历中，获取剩余的需要保留的若干个不连通的子线网结构，用以下一步的线网重布操作，需要注意的是，当本发明应用于移动pin节点布线的场景，需要拆除移动的pin的所有分支，当应用于拆除局部拥塞线段的场景时，则不拆除pin节点的全部分支，只拆除有局部拥塞的部分分支；
进一步地，在获取了若干个不连通的子线网后，通过改进的迪科斯特搜索技术，用一个辅助的搜索地图提前存储每个子线网的状态信息，当搜索到某个子线网时，可以将这个子线网作为一个整体，一次性全部加入布线树中，最终将这些不连通的子线网以树的结构连通为一个整体；其中每个子线网都可以是一个独立的包含任意数量节点的线网结构。
进一步地，所述步骤S7中，将搜索到的一个节点值为2的临近节点加入布线树中的操作包含：
将当前节点设为临近节点的父亲节点，其中临近节点是以当前节点向临近方向搜索到的一个节点值为2的节点；
将值为2的临近节点加入其父亲节点的孩子节点的数组中，父亲节点即当前节点。
相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：（1）速度快。假设线网共有n个节点，本发明可以在O(n)的时间复杂度内拆除局部线网，并且获取若干个不连通的子线网结构，同时由于保留了部分原本的子线网结构，在重布阶段，不必再重新连接所有的线网pin，只需要连接若干个子线网结构即可，减少了大量的重复计算。（2）较大程度保留了线网原本合法的结构。本发明通过保存部分原本的子线网结构，只拆线重布位于拥塞区域的局部线网，保留不拥塞区域的线网结构，可以保留线网原本的部分合法结构。
附图说明
图1为本发明实施例的方法实现流程图。
图2为本发明实施例中线网初始状态示意图。
图3为本发明实施例中线网拆除单pin所连局部线网，并获取若干个不连通子线网的示意图。
图4-5为本发明实施例中连接若干个不连通子线网的示意图。
图6-7为本发明实施例中造布线树的示意图。
图2-7中，黑色菱形的节点代表线网的pin节点，黑色圆形的节点代表线网的斯坦纳点，黑色叉块表示当前位置是布线拥挤区域，需要对线网进行拆线重布。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
如图1所示，本实施例提供了一种全局布线中快速局部拆线重布方法，包括如下步骤：
步骤S1：构建存储线网节点的数据结构，每个节点中包含以下信息：节点在布线网格地图中的编号、节点在布线树中的父亲节点指针、节点在布线树中的孩子节点的数组；
步骤S2：以要拆除连线的pin节点为中心，递归遍历拆除与其直接相连的局部线段，同时得到若干个不连通的子线网集合，其中拆除的pin节点视为一个只有一个点的子线网集合；
步骤S3：将所有子线网节点存入一个与布线网格地图大小和维度相同的整型数组routingMap中，routingMap中元素默认值为0，所有子线网节点标记为1；
步骤S4：随机选择一个子线网集合作为初始扩展集合，初始扩展集合中的所有点在routingMap中对应元素标记为2，并以权重为0加入优先队列，开始基于迪科斯特算法的迷宫布线搜索；
步骤S5： 当迷宫布线搜索扩展到某个点在routingMap中的值为1时，表示遇到了一个新的子线网集合，将这个新子线网集合及其与上一个集合产生的新路径上的所有点在routingMap中标记为2，并以权重为0加入优先队列；
步骤S6：重复步骤S5，直到所有子线网集合中的点在routingMap中都被标记为2；
步骤S7：在routingMap中任意选取一个pin节点作为布线树的根节点，然后在routingMap中展开深度优先搜索，在递归遍历中，以当前节点向临近方向搜索，当临近节点的节点值为2时，将临近节点加入布线树中，以节点值为2的临近节点进入下一层递归，并把临近节点值设为0，防止重复搜索；当搜索完所有值为2的节点时，得到一个包含线网所有点的连通的布线树结构。
所述步骤S2中，以要拆除连线的pin节点为中心，递归遍历时，以它所有的孩子节点和父亲节点组成的分支向外遍历，当前节点要作为下一级递归调用的先序节点传入下一级递归函数中，递归函数中判断，如果下一个搜索的节点与上一级递归函数传入的先序节点相同，则不继续往下搜索，防止重复搜索陷入死循环；同时，假设要拆除连线的pin节点的所有孩子节点和父亲节点组成的分支数有n个，每个分支有一个分支编号和一个状态值flag，在每个分支的递归搜索中，当搜索到一个pin节点或者斯坦纳节点之前，flag为false，搜索到的节点都是要拆除的节点，分支搜索到一个pin节点或者斯坦纳节点时，将flag设为true，在每个分支后继的递归遍历中，搜索到的节点都是当前分支代表的子线网结构中的节点；被拆除连线的pin节点视为一个拥有单个节点的子线网结构；最终获取到的子线网数目=分支数+1。
其中，可以通过要拆除连线的pin节点为中心，以它所有的孩子节点和父亲节点组成的分支向外遍历，在遇到其他pin节点或者斯坦纳节点之前，拆除与其直接相连的局部线网，然后在后续的遍历中，获取剩余的需要保留的若干个不连通的子线网结构，用以下一步的线网重布操作，需要注意的是，当本发明应用于移动pin节点布线的场景，需要拆除移动的pin的所有分支，当应用于拆除局部拥塞线段的场景时，则不拆除pin节点的全部分支，只拆除有局部拥塞的部分分支；
在获取了若干个不连通的子线网后，通过改进的迪科斯特搜索技术，用一个辅助的搜索地图提前存储每个子线网的状态信息，当搜索到某个子线网时，可以将这个子线网作为一个整体，一次性全部加入布线树中，最终将这些不连通的子线网以树的结构连通为一个整体；其中每个子线网都可以是一个独立的包含任意数量节点的线网结构。
所述步骤S7中，将搜索到的一个节点值为2的临近节点加入布线树中的操作包含：
将当前节点设为临近节点的父亲节点，其中临近节点是以当前节点向临近方向搜索到的一个节点值为2的节点；
将值为2的临近节点加入其父亲节点的孩子节点的数组中，父亲节点即当前节点。
图2为本实施例的线网初始状态示意图，可以看出，线网中有两个布线边位于拥挤区域，需要对两处局部线网进行拆线重布操作。
图3为本实施例的线网拆除单pin所连局部线网，并获取若干个不连通子线网的示意图，如图所示，在拆除了pin节点A所连的三个分支后，获取了包含pin节点在内的4个不连通的子线网结构，。
图4-5为本实施例的连接若干个不连通子线网的示意图，拆除了拥挤区域的线网后，增大拥挤区域的布线权重，使其在下一次布线迭代中能绕开拥挤区域，如图4，当布线扩展遇到状态为1的B'点时，意味着遇到一个子线网结构，将这个子线网中所有点标记为2，一次性全部扩展完这个子线网，将回溯生成的路径上的所有点也标记为2。当所有子线网搜索完毕，得到图5所示的routingMap，所有值为2的节点为新的布线树中的点。
图6-7为本实施例构造布线树的示意图，如图6，开始时随机选取pin节点A为根节点，为了防止重复搜索，将搜索过的点标记为0，如图7，当在routingMap中完成一遍深度优先搜索后，构造出一个以pin节点为根节点的布线树结构。
本实施例举例的线网结构为二维结构，本发明同样可以应用于三维线网结构拆除单个引脚所连线网并连接任意数量的不连通子线网。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (5)

1.一种全局布线中快速局部拆线重布方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1：构建存储线网节点的数据结构，每个节点中包含以下信息：节点在布线网格地图中的编号、节点在布线树中的父亲节点指针、节点在布线树中的孩子节点的数组；
步骤S2：以要拆除连线的pin节点为中心，递归遍历拆除与其直接相连的局部线段，同时得到若干个不连通的子线网集合，其中拆除的pin节点视为一个只有一个点的子线网集合；
步骤S3：将所有子线网节点存入一个与布线网格地图大小和维度相同的整型数组routingMap中，routingMap中元素默认值为0，所有子线网节点标记为1；
步骤S4：随机选择一个子线网集合作为初始扩展集合，初始扩展集合中的所有点在routingMap中对应元素标记为2，并以权重为0加入优先队列，开始基于迪科斯特算法的迷宫布线搜索；
步骤S5： 当迷宫布线搜索扩展到某个点在routingMap中的值为1时，表示遇到了一个新的子线网集合，将这个新子线网集合及其与上一个集合产生的新路径上的所有点在routingMap中标记为2，并以权重为0加入优先队列；
步骤S6：重复步骤S5，直到所有子线网集合中的点在routingMap中都被标记为2；
步骤S7：在routingMap中任意选取一个pin节点作为布线树的根节点，然后在routingMap中展开深度优先搜索，在递归遍历中，以当前节点向临近方向搜索，当临近节点的节点值为2时，将临近节点加入布线树中，以节点值为2的临近节点进入下一层递归，并把临近节点值设为0，防止重复搜索；当搜索完所有值为2的节点时，得到一个包含线网所有点的连通的布线树结构。
2.根据权利要求1所述的全局布线中快速局部拆线重布方法，其特征在于，所述步骤S2中，以要拆除连线的pin节点为中心，递归遍历时，以它所有的孩子节点和父亲节点组成的分支向外遍历，当前节点要作为下一级递归调用的先序节点传入下一级递归函数中，递归函数中判断，如果下一个搜索的节点与上一级递归函数传入的先序节点相同，则不继续往下搜索，防止重复搜索陷入死循环；同时，假设要拆除连线的pin节点的所有孩子节点和父亲节点组成的分支数有n个，每个分支有一个分支编号和一个状态值flag，在每个分支的递归搜索中，当搜索到一个pin节点或者斯坦纳节点之前，flag为false，搜索到的节点都是要拆除的节点，分支搜索到一个pin节点或者斯坦纳节点时，将flag设为true，在每个分支后继的递归遍历中，搜索到的节点都是当前分支代表的子线网结构中的节点；被拆除连线的pin节点视为一个拥有单个节点的子线网结构；最终获取到的子线网数目=分支数+1。
3.根据权利要求2所述的全局布线中快速局部拆线重布方法，其特征在于，以要拆除连线的pin节点为中心，以它所有的孩子节点和父亲节点组成的分支向外遍历，在遇到其他pin节点或者斯坦纳节点之前，拆除与其直接相连的局部线网，然后在后续的遍历中，获取剩余的需要保留的若干个不连通的子线网结构，用以下一步的线网重布操作，需要注意的是，当应用于移动pin节点布线的场景，需要拆除移动的pin的所有分支，当应用于拆除局部拥塞线段的场景时，则不拆除pin节点的全部分支，只拆除有局部拥塞的部分分支。
4.根据权利要求3所述的全局布线中快速局部拆线重布方法，其特征在于，在获取了若干个不连通的子线网后，通过改进的迪科斯特搜索技术，用一个辅助的搜索地图提前存储每个子线网的状态信息，当搜索到某个子线网时，可以将这个子线网作为一个整体，一次性全部加入布线树中，最终将这些不连通的子线网以树的结构连通为一个整体；其中每个子线网都可以是一个独立的包含任意数量节点的线网结构。
5.根据权利要求1所述的全局布线中快速局部拆线重布方法，其特征在于，所述步骤S7中，将搜索到的一个节点值为2的临近节点加入布线树中的操作包含：
将当前节点设为临近节点的父亲节点，其中临近节点是以当前节点向临近方向搜索到的一个节点值为2的节点；
将值为2的临近节点加入其父亲节点的孩子节点的数组中，父亲节点即当前节点。
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