CN117009090A - 设计层次树子结点信息存储方法、电子设备和介质 - Google Patents

Abstract

本发明涉及芯片技术领域，尤其涉及一种设计层次树子结点信息存储方法、电子设备和介质，步骤S1、在内存中为设计层次树的非叶子结点A_i构建D_i；步骤S2、当需要向D_i中插入子结点信息时，判断P1_i和P2_i是否有效，若P1_i有效，则执行步骤S3，若P2_i有效，则执行S6；步骤S3、将子结点信息插入V_i中，更新U_i，执行S4；步骤S4、若U_i=R，则执行步骤S5，否则，返回S2；步骤S5、将V_i中存储的子结点信息复制到K_i中，释放V_i，将P1_i设置为空指针，将P2_i设置为有效状态且指向K_i，返回S2；步骤S6、将子结点信息插入K_i中，返回执行S2。本发明降低了设计层次树结点信息存储的内存使用量。

Description

设计层次树子结点信息存储方法、电子设备和介质

技术领域

本发明涉及芯片技术领域，尤其涉及一种设计层次树子结点信息存储方法、电子设备和介质。

背景技术

在芯片设计验证调试软件流程中，需要展示用户设计的模块实例化设计层次树。层次树从最顶层的模块开始构建，把最顶层的模块作为树的根结点。顶层模块中实例化的所有模块实例会作为顶层模块的子结点展示，这些子结点本身又是从其他模块实例化而来的，因此它们本身又包含了其他实例化的实例作为它们的子结点。这个过程递归进行直到叶子结点为止。叶子结点就是实例的模块里面没有再包含对其他模块的实例化，通常是原始单元（priKitive cell）或者空模块。上述过程构建的整棵树称为设计层次树。为了支持通过一个给定的模块实例化名字快速定位到一个结点的子结点，通常会采用一个有序的映射表（map）来存储所有结点的名字和结点本身的信息。这样不但可以保证子结点的生成顺序，还可以通过子结点的实例名字快速的查找到子结点，从而获取更多信息或者选中这个子结点。

但是，在真实的设计中，每个结点的子结点数目可能存在很大差异，例如有些结点可能包含十万个以上的子结点，而有的结点可能只包含数个或者数十个子结点。上述的使用有序的map来存储所有的子结点信息的方案对子结点数比较少的结点会造成大量的内存浪费。因为有序的map需要额外的内存来管理和存储信息，当里面存储的子结点数太少时，额外花费的内存占比过高，从而造成内存的浪费。

发明内容

本发明目的在于，提供一种设计层次树子结点信息存储方法、电子设备和介质，降低了设计层次树结点信息存储的内存使用量。

根据本发明第一方面，提供了一种设计层次树子结点信息存储方法，包括：

步骤S1、在内存中为设计层次树的非叶子结点A_i构建动态数据结构D_i，D_i包括有序map结构K_i、动态数组结构V_i、第一指针P1_i和第二指针P2_i，V_i中对应的已存入子结点信息数为U_i；在初始状态下，K_i和V_i均为空，P1_i设置为有效状态且指向V_i，P2_i设置为空指针，U_i=0；其中，i的取值范围为1到N，N为设计层次树的非叶子结点总数；

步骤S2、当需要向D_i中插入子结点信息时，判断P1_i和P2_i中哪一指针为有效状态，若P1_i为有效状态，则执行步骤S3，若P2_i为有效状态，则执行步骤S6；

步骤S3、将子结点信息插入V_i中，更新U_i，执行步骤S4；

步骤S4、若U_i=R，R为预设的动态数组存储数量阈值，则执行步骤S5，否则，返回执行步骤S2；

步骤S5、将V_i中存储的子结点信息复制到K_i中，释放V_i，将P1_i设置为空指针，将P2_i设置为有效状态且指向K_i，返回执行步骤S2；

步骤S6、将子结点信息插入K_i中，返回执行步骤S2。

根据本发明第二方面，提供一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及，与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被设置为用于执行本发明第一方面所述的方法。

根据本发明第三方面，提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，所述计算机指令用于执行本发明第一方面所述的方法。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案，本发明提供的一种设计层次树子结点信息存储方法、电子设备和介质可达到相当的技术进步性及实用性，并具有产业上的广泛利用价值，其至少具有以下有益效果：

本发明通过动态自适应的机制来存储设计层次树的子结点信息，根据子结点信息的数量切换不同的存储模式，在保持快速查找性能的同时降低了设计层次树结点信息存储的内存的使用量，提升了系统性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的设计层次树子结点信息存储方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种设计层次树子结点信息存储方法，如图1所示，包括：

步骤S1、在内存中为设计层次树的非叶子结点A_i构建动态数据结构D_i，D_i包括有序map结构K_i、动态数组结构V_i、第一指针P1_i和第二指针P2_i，V_i中对应的已存入子结点信息数为U_i；在初始状态下，K_i和V_i均为空，P1_i设置为有效状态且指向V_i，P2_i设置为空指针，U_i=0；其中，i的取值范围为1到N，N为设计层次树的非叶子结点总数。

需要说明的是，现有的有序map结构和动态数组结构均落入本发明保护范围之内，有序map结构包括哈希表和用于存储子结点信息插入顺序的数组，有序map结构和动态数组结构的结构细节在此不再赘述。

步骤S2、当需要向D_i中插入子结点信息时，判断P1_i和P2_i中哪一指针为有效状态，若P1_i为有效状态，则执行步骤S3，若P2_i为有效状态，则执行步骤S6。

需要说明的是，同一时刻，第一指针P1_i和第二指针P2_i仅有一个为有效状态，通过判断P1_i和P2_i中哪一指针为有效状态确定要插入的存储结构。

步骤S3、将子结点信息插入V_i中，更新U_i，执行步骤S4。

步骤S4、若U_i=R，R为预设的动态数组存储数量阈值，则执行步骤S5，否则，返回执行步骤S2。

步骤S5、将V_i中存储的子结点信息复制到K_i中，释放V_i，将P1_i设置为空指针，将P2_i设置为有效状态且指向K_i，返回执行步骤S2。

需要说明的是，采用有序map结构存储子结点信息需要额外的内存来管理和存储信息，如果子结点数量过少，会导致花费的内存占比过高，从而造成内存的浪费，因此，本发明实施例通过步骤S4和步骤S5，实现态数据结构中有序map结构K_i和动态数组结构V_i的切换，使得当子结点数量小于等于动态数组存储数量阈值时，基于动态数组结构V_i来存储子结点信息，当子结点数量大于动态数组存储数量阈值时，基于有序map结构K_i来存储子结点信息。动态数组结构V_i需要额外的内存是远小于有序map结构存储子结点信息需要额外的内存的。

步骤S6、将子结点信息插入K_i中，返回执行步骤S2。

作为一种实施例，所述步骤S3包括：

步骤S31、判断待插入子结点信息是否已经存储在V_i中，若是，则执行步骤S32，否则，执行步骤S33。

其中，为了避免重复插入子结点信息，在每次向V_i中插入子结点信息之前，需要先判断待插入子结点信息是否已经存储在V_i中。

步骤S32、不再将待插入子结点信息插入V_i中，保持当前U_i不变，直接执行步骤S2。

步骤S33、将待插入子结点信息插入V_i中，更新U_i=U_i+1，执行步骤S4。

作为一种实施例，所述步骤S6包括：

步骤S61、判断待插入子结点信息是否已经存储在K_i中，若是，则直接返回执行步骤S2，否则，执行步骤S62。

其中，为了避免重复插入子结点信息，在每次向K_i中插入子结点信息之前，需要先判断待插入子结点信息是否已经存储在K_i中。

步骤S62、将子结点信息插入K_i中，返回执行步骤S2。

作为一种实施例，子结点信息包括指针对（key, Value）,key为指向子结点标识的指针，Value为指向子结点详细信息的指针，优选的，指向子结点标识的指针和指向子结点详细信息的指针的大小相等。

需要说明的是，有序map结构K_i和动态数组结构V_i之间的切换是在构建动态数据结构D_i内部实现，用户无感知，且在D_i内部仅需设置一个预设的删除接口和一个预设的查找接口，即可实现节点信息的删除和查找，无需重新修改设置预设的删除接口和预设的查找接口的代码，原始的设置预设的删除接口和预设的查找接口的代码可以直接复用。

作为一种实施例，所述方法还包括：

步骤S01、获取删除目标子结点指令，解析得到目标删除key。

步骤S02、判断P1_i和P2_i中哪一指针为有效状态，若P1_i为有效状态，则执行步骤S03，若P2_i为有效状态，则执行步骤S04。

步骤S03、调用预设的删除接口，将V_i中目标删除key对应的子结点信息删除，更新U_i=U_i-1。

步骤S04、调用预设的删除接口，将K_i中目标删除key对应的子结点信息删除。

需要说明的是，无论当前有效的是V_i还是K_i，均可通过调用预设的删除接口实现子结点信息删除。

作为一种实施例，所述方法还包括：

步骤S10、获取查找目标子结点指令，解析得到目标查找key。

步骤S20、判断P1_i和P2_i中哪一指针为有效状态，若P1_i为有效状态，则执行步骤S30，若P2_i为有效状态，则执行步骤S40。

步骤S30、调用预设的查找接口，在V_i中进行查找，获取目标查找key对应的目标查找Value。

步骤S40、调用预设的查找接口，在K_i中进行查找，获取目标查找key对应的目标查找Value。

需要说明的是，无论当前有效的是V_i还是K_i，均可通过调用预设的查找接口实现子结点信息查找。

预设的动态数组存储数量阈值R的选取决定了动态数据结构的内存和性能开销特性。

当R设置为0时，动态数据结构在插入第一个元素时就会有序map结构 也就是动态数据结构会完全等价于一个有序map结构。所有子结点信息的插入、删除操作都会是O（1）时间复杂度，但是额外内存开销较大，随着插入子结点信息数量增多，额外内存消耗不断增加。

当R设置为大于程序运行中插入动态数据结构中所有元素的上限时，所有元素都会被插入动态数组结构中，也就是有序map不会被构造。这种情况动态数据结构完全等价于一个动态数组结构。所有子结点信息的插入，删除操作会是O（size）复杂度，size为子结点数量，但是额外内存开销是O(1),不会随着插入子结点信息数量增多，额外内存消耗增加，增加的只是存储元素自身需要的内存。

为了实现性能和内存均衡，作为一种实施例，R为[R1,R2]中的一个值，[R1,R2]为能够实现性能和内存均衡的动态数组存储数量阈值取值范围，所述方法还包括步骤S100、获取动态数组存储数量阈值取值范围 [R1,R2]。

所述步骤S100包括：

步骤S101、获取K_i对应的管理有序map结构所需内存EM^K和存储子结点信息所需内存E^K。

可以理解的是，EM^K和E^K的和为K_i对应的总内存。

步骤S102、基于EM^K和E^K确定K_i对应的内存代价MC^K，MC^K=EM^K/E^K。

步骤S103、基于MC^K=EM^K/E^K确定MC^K的取值范围[MC^K _min，MC^K _max]。

步骤S104、获取V_i对应的管理动态数组结构所需内存EM^V和存储子结点信息所需内存E^V。

可以理解的是，EM^V和E^V为V_i对应的总内存。

步骤S105、基于EM^V和E^V确定V_i对应的内存代价MC^V，MC^V=EM^V/E^V。

步骤S106、基于预设的平衡点比例值H、[MC^K _min，MC^K _max]、MC^V=EM^V/E^V构建算式：

H×MC^K _min≤MC^V=EM^V/E^V≤H×MC^K _max。

需要说明的是，H的具体取值根据具体应用需要确定，作为一种示例，H可取5%。

步骤S107、基于H×MC^K _min≤MC^V=EM^V/E^V≤H×MC^K _max确定动态数组存储数量阈值取值范围 [R1,R2]。

作为一种实施例，所述步骤S101中：

EM^K=[a×size(map1)]/load_factor(map1)+ size(map2)×b, E^K=size(map1)×b。

其中，有序map结构包括哈希表和用于存储子结点信息插入顺序的数组，size(map1)为map结构中哈希表中所存储的子结点信息数量，size(map2) 为map结构的数组所存储的元素数量，size(map1)的值与size(map2)的值相等，a为哈希表中解决冲突所使用的链表的next指针大小，b为指针对（key, Value）的大小，load_factor(map1)为哈希表的负载系数，load_factor(map1)的取值范围为[0.4375,0.875]。作为示例，在64位的计算机上，通常将每一指针设置为占据64位（bit），即为8个字节(byte)，因此，指针对（key, Value）占据16个字节，基于此，a的取值为8，b的取值为16。

所述步骤S102中，MC^K=EM^K/E^K=[a/load_factor(map1)+ b]/b。

所述步骤S103中，将load_factor(map1)的取值范围为[0.4375,0.875]代入[a/load_factor(map1)+ b]/b得到：MC^K _min=[a/0.875+b]/b，MC^K _max=[a/0.4375+ b]/b。

所述步骤S104中： EM^V=c×3，其中，c为V_i中管理指针大小，所述管理指针包括头指针、尾指针和地址结束指针；EM^V不会随着V_i中子结点信息数量增加而变化。作为示例，在64位的计算机上，c的取值也为8。

E^V=size(vector)×b，其中，size(vector)为建动态数据结构中所存储的子结点信息数量。

所述步骤S105中，MC^V=EM^V/E^V= (c×3)/size(vector)×b，由此可知，意味随着子结点信息数量的增加，V_i对应的内存代价MC^V成比例减少。MC^V _max=(c×3)/b，。

以b=16，c=8为例，可以得到MC^K _min=1.57，MC^K _max=2.14，需要说明的是MC^K _min，MC^K _max均只保留了两位小数。MC^V _max=1.5，MC^V _min=0。由此可知，V_i的内存代价明显低于K_i的内存代价，但是为了性能考虑，不能让size(vector)无限大而得到非常小的内存代价，因为V_i在元素大的时候，查找性能会变差，综合内和性能的要求，平衡点可以设置为V_i的内存代价为K_i的内存代价乘以H。

所述步骤S106中，构建算式为：H×[a/0.875+b]/b≤(c×3)/size(vector)×b≤H×[a/0.4375+b]/b，由此得到(c×3)/H×[a/0.4375+b]≤size(vector)≤(c×3)/H×[a/0.875+b]，将动态数组存储数量阈值取值范围 [R1,R2]确定为[(c×3)/H×[a/0.4375+b],(c×3)/H×[a/0.875+b]]。以b=16，c=8，H=5%为例，可以得到14≤size(vector)≤19。由此可知，当R在[14,19]范围内时，V_i的查找删除性能和K_i相当，且使用的内存量少，构造和销毁动态数据的效率也更高。优选的，R取值为(c×3)/H×[a/0.875+b]，本示例中(c×3)/H×[a/0.875+b]=19。

需要说明的是，一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各步骤描述成顺序的处理，但是其中的许多步骤可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各步骤的顺序可以被重新安排。当其操作完成时处理可以被终止，但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。

本发明实施例还提供一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及，与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被设置为用于执行本发明实施例所述的方法。

本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，所述计算机指令用于执行本发明实施例所述的方法。

本发明实施例态自适应的机制来存储设计层次树的子结点信息，根据子结点信息的数量切换不同的存储模式，在保持快速查找性能的同时降低了设计层次树结点信息存储的内存的使用量，提升了系统性能。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案的内容，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、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种设计层次树子结点信息存储方法，其特征在于，包括：

步骤S1、在内存中为设计层次树的非叶子结点A_i构建动态数据结构D_i，D_i包括有序map结构K_i、动态数组结构V_i、第一指针P1_i和第二指针P2_i，V_i中对应的已存入子结点信息数为U_i；在初始状态下，K_i和V_i均为空，P1_i设置为有效状态且指向V_i，P2_i设置为空指针，U_i=0；其中，i的取值范围为1到N，N为设计层次树的非叶子结点总数；

步骤S2、当需要向D_i中插入子结点信息时，判断P1_i和P2_i中哪一指针为有效状态，若P1_i为有效状态，则执行步骤S3，若P2_i为有效状态，则执行步骤S6；

步骤S3、将子结点信息插入V_i中，更新U_i，执行步骤S4；

步骤S4、若U_i=R，R为预设的动态数组存储数量阈值，则执行步骤S5，否则，返回执行步骤S2；

步骤S5、将V_i中存储的子结点信息复制到K_i中，释放V_i，将P1_i设置为空指针，将P2_i设置为有效状态且指向K_i，返回执行步骤S2；

步骤S6、将子结点信息插入K_i中，返回执行步骤S2。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S3包括：

步骤S31、判断待插入子结点信息是否已经存储在V_i中，若是，则执行步骤S32，否则，执行步骤S33；

步骤S32、不再将待插入子结点信息插入V_i中，保持当前U_i不变，直接执行步骤S2；

步骤S33、将待插入子结点信息插入V_i中，更新U_i=U_i+1，执行步骤S4。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S3包括：

所述步骤S6包括：

步骤S61、判断待插入子结点信息是否已经存储在K_i中，若是，则直接返回执行步骤S2，否则，执行步骤S62；

步骤S62、将子结点信息插入K_i中，返回执行步骤S2。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S3包括：

子结点信息包括指针对（key, Value）,key为指向子结点标识的指针，Value为指向子结点详细信息的指针。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤S3包括：

所述方法还包括：

步骤S01、获取删除目标子结点指令，解析得到目标删除key；

步骤S02、判断P1_i和P2_i中哪一指针为有效状态，若P1_i为有效状态，则执行步骤S03，若P2_i为有效状态，则执行步骤S04；

步骤S03、调用预设的删除接口，将V_i中目标删除key对应的子结点信息删除，更新U_i=U_i-1；

步骤S04、调用预设的删除接口，将K_i中目标删除key对应的子结点信息删除。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤S3包括：

所述方法还包括：

步骤S10、获取查找目标子结点指令，解析得到目标查找key；

步骤S20、判断P1_i和P2_i中哪一指针为有效状态，若P1_i为有效状态，则执行步骤S30，若P2_i为有效状态，则执行步骤S40；

步骤S30、调用预设的查找接口，在V_i中进行查找，获取目标查找key对应的目标查找Value；

步骤S40、调用预设的查找接口，在K_i中进行查找，获取目标查找key对应的目标查找Value。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S3包括：

R为[R1,R2]中的一个值，[R1,R2]为能够实现性能和内存均衡的动态数组存储数量阈值取值范围，所述方法还包括步骤S100、获取动态数组存储数量阈值取值范围 [R1,R2]；

所述步骤S100包括：

步骤S101、获取K_i对应的管理有序map结构所需内存EM^K和存储子结点信息所需内存E^K；

步骤S102、基于EM^K和E^K确定K_i对应的内存代价MC^K，MC^K=EM^K/E^K；

步骤S103、基于MC^K=EM^K/E^K确定MC^K的取值范围[MC^K _min，MC^K _max]；

步骤S104、获取V_i对应的管理动态数组结构所需内存EM^V和存储子结点信息所需内存E^V；

步骤S105、基于EM^V和E^V确定V_i对应的内存代价MC^V，MC^V=EM^V/E^V；

步骤S106、基于预设的平衡点比例值H、[MC^K _min，MC^K _max]、MC^V=EM^V/E^V构建算式：

H×MC^K _min≤MC^V=EM^V/E^V≤H×MC^K _max；

步骤S107、基于H×MC^K _min≤MC^V=EM^V/E^V≤H×MC^K _max确定动态数组存储数量阈值取值范围[R1,R2]。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述步骤S3包括：

所述步骤S101中：

EM^K=[a×size(map1)]/load_factor(map1)+ size(map2)×b,

其中，有序map结构包括哈希表和用于存储子结点信息插入顺序的数组，size(map1)为map结构中哈希表中所存储的子结点信息数量，size(map2) 为map结构的数组所存储的元素数量，size(map1)的值与size(map2)的值相等，a为哈希表中解决冲突所使用的链表的next指针大小，b为指针对（key, Value）的大小，load_factor(map1)为哈希表的负载系数，load_factor(map1)的取值范围为[0.4375,0.875]；

E^K=size(map1)×b，

所述步骤S102中，MC^K=EM^K/E^K=[a/load_factor(map1)+ b]/b；

所述步骤S103中，将load_factor(map1)的取值范围为[0.4375,0.875]代入[a/load_factor(map1)+ b]/b得到：

MC^K _min=[a/0.875+b]/b，MC^K _max=[a/0.4375+ b]/b；

所述步骤S104中：

EM^V=c×3，其中，c为V_i中管理指针大小，所述管理指针包括头指针、尾指针和地址结束指针；

E^V=size(vector)×b，其中，size(vector)为建动态数据结构中所存储的子结点信息数量；

所述步骤S105中，MC^V=EM^V/E^V= (c×3)/size(vector)×b；

所述步骤S106中，构建算式为：H×[a/0.875+b]/b≤(c×3)/size(vector)×b≤H×[a/0.4375+b]/b，由此得到(c×3)/H×[a/0.4375+b]≤size(vector)≤(c×3)/H×[a/0.875+b]，将动态数组存储数量阈值取值范围 [R1,R2]确定为[(c×3)/H×[a/0.4375+b],(c×3)/H×[a/0.875+b]]。

9.一种电子设备，其特征在于，包括：

至少一个处理器；

以及，与所述至少一个处理器通信连接的存储器；

其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被设置为用于执行前述权利要求1-8任一项所述的方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于执行前述权利要求1-8中任一项所述的方法。