JP2782716B2

JP2782716B2 - 配置改良方式

Info

Publication number: JP2782716B2
Application number: JP63034777A
Authority: JP
Inventors: 善弘藤田
Original assignee: Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1988-02-17
Filing date: 1988-02-17
Publication date: 1998-08-06
Anticipated expiration: 2013-08-06
Also published as: JPH01209574A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、設計支援装置に関し、特に電気回路を実装
するプリント板やLSI内部における、ICやトランジスタ
の配置を決定するための、配置改良方式に関する。

（従来の技術）従来、与えられた配置を改良する方法としては、例え
ばペア交換法がある。この方法は、全ての部品の中か
ら、適当な２つの部品を取り出し、その置き換えを考
え、仮想的な配線長（例えば、マンハッタン長）による
評価値が良くなるなら置き換えを受け入れ、良くならな
いなら置き換えないという処理を繰り返し行うものであ
る。

この方法では、１度に２つの部品しか交換しないの
で、ある時点における配置が最適な配置ではないのにも
かかわらず、どの２つの部品の交換を考えてもそれ以上
良い配置は見つからないという、局所最適解に陥り易
い。

この局所最適解に陥りにくくするためには、例えば４
つの部品を同時に置き換えることを考えて、その置き換
え方の4!通り、すなわち24等りをすべて評価して、最も
良い置き換え方を選択するという方法がとられていた。
４つの部品の交換は２つの部品の交換を含んでいるの
で、ペア交換法よりも必ず良い解が期待できる。

（発明が解決しようとする課題）このような方法によると、より良い解を得ることが出
来るが、やはり局所最適解に陥ることは避けられず、さ
らに局所最適解に陥りにくくするためには、より多くの
部品を同時に置き換えることを考えて、その全ての置き
換え方を評価して、最も良い置き換え方を選択る方法が
有効である。

しかし、同時に交換する部品数ｎを増やして行くと、
その評価に要する計算量はn!に比例して増大してしま
い、同時に交換する部品数ｎを増やすのは実用的に困難
であった。

（課題を解決するための手段）前述の課題を解決するために本発明が提供する手段
は、複数の部品を同時に交換して、その全ての置き換え
方を評価し、かつ全ての配線に対する仮想的な配線長の
合計を配置の評価に用いることにより、すでに配置され
た複数の部品の配置状態を逐次改良し、配線ネットによ
って相互に接続された部品群を、決められた領域内でよ
り良く配置する配置改良方式において、同時に交換する
部品として互いに配線ネットによって接続されていない
３個以上の部品群を選ぶ手段と、前記置き換え方を評価
するときに、それぞれの部品の、各置き換え時における
評価値を独立に計算し、たし合わせることによって、全
体の評価値を得る手段とを備えることを特徴とする。

（作用）同時に交換する部品群を選ぶときに、互いに接続関係
にある部品を選んでしまうと、１つの部品を他の場所に
動かしたときの評価値の変化は、その部品と接続関係に
ある部品をどの場所に置いたかによって変わってしま
う。

従って、ｎ個の部品の置き換えを考えたとき、その置
き換え方n!通りの各々について、部品を置き換えた後に
評価値を計算しなければならない。

しかし、互いに接続関係にない部品を選ぶことによ
り、各々の部品を動かしたときの評価値の変化を他の部
品の動かし方とは独立に計算することができる。

従って、ｎ個の部品の置き換えを考えたとき、ｎ個の
部品それぞれについてｎヶ所に置いたときの評価値を独
立に求めればよいので、個々の部品の評価値の計算はn²
回で済む。

個々の部品の評価値の計算後、それを足し合わせる時
にはn!通りの計算をしなければならないが、それは単な
るｎ個の評価値の加算であるので、n!通りの評価値をい
ちいち計算する従来の方法と比較すると、全体として計
算量を大幅に減らすことが出来る。

（実施例）次に本発明の実施例について図面を用いて説明する。

第１図は、本発明の一実施例である配置改良装置の構
成を示すブロック図である。

第１図の実施例は、ホスト・プロセッサ11と、接続リ
スト・メモリ12と、配置状態メモリ13と、終了条件判定
回路14と、交換候補作成回路15と、評価関数表作成回路
16と、評価関数計算回路17と、評価結果比較回路18と、
配置状態更新回路19とから構成されている。

本実施例では、各々数本の配線で他の部品と接続され
ている部品群を、すでに配置してある状態から、４個の
部品を同時に置き換えることを繰り返すことによって配
置を改良していく方法について述べる。

第２図は、各々数本の配線で他の部品と接続されてい
る部品群を、すでに配置してある状態の一例である。第
２図において、四角形は部品であり、線分は部品と部品
を接続する仮想的な配線である。

このように、すでにある状態に配置されている部品群
の配置を改良するのであるが、その配置の評価には第３
図に示すような仮想的な配線長を用いる。第３図におい
て、部品31と部品32を結ぶ配線33は、部品４つ分の長さ
を持つので、仮想的な配線長は４である。

処理の概要を第４図に示す。まず、互いに接続されて
いない４つの部品を選びだす。つぎに、それらの全ての
置き換え方を評価する。その結果、元の配置より良い配
置が見つかれば、そのように置き換える。この一連の処
理を繰り返し行うことによって、配置を改良する。

第１図は、このような処理を行う装置である。

第１図において、ホスト・プロセッサ11は、配置改良
したい問題をロードし、処理結果をセーブする機能を持
つ。ホスト・プロセッサ11は、初期配置の状態を配置状
態メモリ13に、部品の接続情報を接続リスト・メモリ12
にロードし、処理の終了条件を終了条件判定回路14にセ
ットした後、終了条件判定回路14に対して起動をかけ
る。また、終了条件判定回路14から処理が終了したとい
う信号がくると、配置状態メモリ13から処理結果を読み
出す。

接続リスト・メモリ12は、ホストからロードされた、
部品の接続情報を保持するメモリである。

配置状態メモリ13は、部品の最新の配置状態を保持す
るメモリである。

終了条件判定回路14は、ホスト・プロセッサによって
セットされた終了条件を満たすまで、配置状態更新回路
19から１回の処理が終わるたびに送られてくる同期信号
を受け取った後に、交換候補作成回路15に対して起動信
号を送る。

終了条件としては、例えば（１）交換試行回数が１万
回になるまで、（２）交換成立数が１万回になるまで、
等の条件が考えられる。

また、終了条件を満足するとホスト・プロセッサに終
了を知らせる信号を送る。

交換候補作成回路15は、終了条件判定回路14から起動
信号を受け取るたびに、接続リスト・メモリを参照しな
がら、互いに接続されていない４つの部品を選び出し、
その部品番号を評価関数表作成回路16へ送る。

交換候補作成回路15における、互いに接続されていな
い４つの部品の選び出し方としては、次のような方法が
考えられる。

交換候補作成回路15は、第５図に示すような表を内部
に持っている。表において、左の列は各部品を示し、右
の列はその部品を選んでもよいかどうかを示すチェック
をするためのものである。

まず、部品を１つも選んでいない状態では、全てのチ
ェック欄に０を書き込んでおく。次に、チェック欄に０
が書かれている部品の中から１つを選び、選んだ部品及
び、その部品に接続されている部品に対応するチェック
欄に１を書き込む。そしてまた、チェック欄に０が書か
れている部品を１つ選ぶ。このような処理を、必要な個
数の部品が選ばれるまで続ければ良い。

評価関数表作成回路16は、内部に評価関数表を持ち、
交換候補作成回路15から４つの交換候補の部品番号を受
け取ると、接続リスト・メモリ12および配置状態メモリ
13を参照しながら、各部品を各場所に置いたときの、評
価関数を、評価関数表に記録する。評価関数としては、
ある部品をある場所に置いたとき、その部品に接続され
ている全ての配線の仮想配線長の合計を用いる。

いま、評価関数表作成回路16が、第６図に示すよう
に、A,B,C,Dの４つの部品の交換を、交換候補作成回路1
5から指示されたとする。

現在それらの置いてある場所をそれぞれa,b,c,dとす
る。

このとき、選ばれたA,B,C,Dの４個の部品は、互いに
配線によって接続されていない。従って、部品Ａを場所
a,b,c,dに置いたときの、部品Ａにつながっている配線
の仮想配線長は、部品B,C,Dの配置とは無関係に求める
ことが出来る。この結果、第７図に示す様な評価関数表
をつくることが出来る。

第６図において各空欄には、部品A,B,C,Dをそれぞれ
場所a,b,c,dに置いたときの、各部品に接続されている
全ての配線の仮想配線長の合計を書き込む。

評価関数表作成回路16は評価関数表を完成すると、そ
の評価関数表を評価関数計算回路17に送る。

評価関数計算回路17は、評価関数表作成回路16から送
られてきた評価値を受けとると、A,B,C,Dの４つの部品
の置き換え方、24通りのそれぞれに対する評価値を求め
る。第８図に、A,B,C,Dの４個の部品をa,b,c,dの４ヶ所
に置く全ての置き方を示す。第８図において、各行は、
それぞれ１通りの置き換え方を示し、A,B,C,Dの４個の
部品をそれぞれどの場所に置くかを表している。24通り
の評価値をもとめるには、第７図に示した評価関数表の
各行，各行から、選び方を順に変えながら１つずつ選ん
でたし合わせればよい。例えば、第９図に示した選び方
は、Ａをｂ、Ｂをｄ、Ｃをａ、Ｄをｃに置いたときの評
価値を求めるときのものである。

評価関数計算回路17は、評価値の計算を終えると、24
個の評価結果を評価結果比較回路18に送る。

評価結果比較回路18は、評価関数計算回路17から送ら
れてきた24個の評価結果を比較し、どの置き換え方が一
番良いかを判定し、その結果を配置状態更新回路19に送
る。

配置状態更新回路19は、評価結果比較回路18から送ら
れてきた結果および交換候補作成回路15から送られてき
た４つの部品番号をもとにして、評価値が改善されるな
ら配置状態メモリ13の配置を更新し、終了状態判定回路
14に１回の処理が終わったことを知らせるための同期信
号を、配置の更新を行ったかどうかという情報と共に送
る。

（発明の効果）以上述べた通り、本発明には、同時に交換する部品群
を選ぶときに、互いに接続関係にない部品を選ぶことに
より、各々の部品を動かしたときの評価値を変化を他の
部品の動かし方とは独立に計算することができ、計算量
を大幅に減らすことが出来るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
第１図実施例が対象とする問題の一例を示す図、第３図
は仮想配線長の説明図、第４図は第１図実施例の処理手
順を示すフローチャート、第５図は互いに接続されてい
ない部品を選ぶ方法の説明図、第６図は交換候補の一例
を示す図、第７図は各部品を各場所に置いたときの、そ
れぞれの部品ごとの評価値を記録するための評価関数表
の説明図、第８図は４つの部品の置き換え方24通りを示
す説明図、第９図は置き換え方の一例を示す図である。 11……ホスト・プロセッサ、12……接続リスト・メモ
リ、13……配置状態メモリ、14……終了条件判定回路、
15……交換候補作成回路、16……評価関数表作成回路、
17……評価関数計算回路、18……評価結果比較回路、19
……配置状態更新回路、31〜32……部品、33……仮想的
な配線。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の部品を同時に交換して、その全ての
置き換え方を評価し、かつ全ての配線に対する仮想的な
配線長の合計を配置の評価に用いることにより、すでに
配置された複数の部品の配置状態を逐次改良し、配線ネ
ットによって相互に接続された部品群を、決められた領
域内でより良く配置する配置改良方式において、同時に交換する部品として互いに配線ネットによって接
続されていない３個以上の部品群を選ぶ手段と、前記置き換え方を評価するときに、それぞれの部品の、
各置き換え時における評価値を独立に計算し、たし合わ
せることによって、全体の評価値を得る手段とを備える
ことを特徴とする配置改良方式。