JPH01296380A - コンピュータ援用によるモジュール配置方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、コンピュータ援用による設計（ＣＡＤ　：　
ｃｏｍｐｕｔｅｒ　ａｉｄｅｄ　ｄｅｓｉｇｎ）システ
ムを使用して、プリント配線基板上に搭載する各種電子
部品の配置や、集積回路用基板上に形成する各種回路素
子の配置を決定するコンピュータ援用によるモジュール
配置方法に関する。

［従来の技術］ 近年、プリント配線基板の設計にＣＡＤシステムが利用
されるようになってきた。プリント配線基板の設計にお
いては、主として電子部品の搭載位置を決定する処理と
、各電子部品間を結ぶ配線パターンを決定する処理（ル
ータ）とからなっている。

このうち、電子部品の搭載位置を決定する方法として、
従来、次のルータ処理を経た段階で良好な設計結果を得
ることができるように、配線パターンをも考慮して決定
する方法がある。第２図及び第３図はかかる配置方法を
説明するための図である。

まず、配置対象の複数（この例の場合６個）の電子部品
（モジュール）ｘｔ〜Ｘ６を、第２図に示すようにプリ
ント配線基板の配置領域を２次元アレイ状に区分した各
領域に配置する。そして、このように配置した場合の総
記線パターン長Ｆを・ｄ　［ｙ　（ｘ・）　、ｙ　（ｘ
ｊ）］・・・（１）に従って求める。ここで、Ｃ［ｘ・
、Ｘｊ］は、モジュールＸ・とモジュールＸｊとの間で
結線すす る端子対（３個以上のモジュールの端子を等電位にすべ
く結ぶ場合をも含めて以下ネットと呼ぶ）１の数である
。例えば、第２図において、モジュールｘ１とモジュー
ルｘ２とのネット数は３であり、モジュールｘ１とモジ
ュールｘ３とのネット数は１である。（１）式において
、ｄ［ｙ（ｘＨ＞、ｙ＜ｘｊ）］は、第３図に示すよう
に２次元アレイ状）のモジュールＸＨが配置された領域
（スロット）ｙ（ｘ・）の中心と、モジュールＸｊが配
置され叔 たスロットｙ（Ｘｊ）の中心とを座標軸に沿った直交す
る線分で結んだ距離（マンハッタン距離）である。

従って、（１）式におけるＣ［ｘ・、ＸＪ　］　・ｄ［
ｙ（ｘ・）、ｙ（ｘ・月は、モジュールＸ’＋　とｊ モジュールｘｊとの接続端子間を結んだ場合の仮想的な
配線パターン長を表わし、（１）式は、全モジュールの
２個ずつの全ての組み合わせに対するかかる仮想的な配
線パターン長の総和を表わす。

すなわち、第２図に示すように各モジュールを配置した
場合の仮想的な全配線パターン長Ｆを表わしている。こ
こで、配線パターンは座標軸に対して斜め方向に形成す
ることは少なく、直交する線分で結ぶので、マンハッタ
ン距離を考えることが実際に即している。

なお、第２図においてモジュールＸ・及びｘｊを結ぶ線
分はネット関係を示し、配線パターンを示すものではな
い。

このようにして各モジュールの仮想的な１個の配置につ
いて全配線パターン長Ｆを演算すると、゛各モジュール
のスロットに対する配置を変えて再度全配線パターン長
を演算する。かかる演算を、各モジュールの各スロット
に対する全ての配置組み合わせについて行ない、全配線
パターン長が最小となる配置を各モジュールの配置とし
て決定する。

［発明が解決しようとする課題］ 上述の方法によれば、２個のモジュール間を結ぶネット
が他のモジュールに接続しない場合には、良好な設計結
果を得ることができる。しかし、１個のネットが３個以
上のモジュールと接続する場合には、良好な設計結果を
得ることができなかった。

これは、１個のネット上に存在するモジュールが、例え
ば３個（ｘａ−ｘｃ）あると、単純には、第４図（Ａ）
〜（Ｃ）に示すように３個の結線方法があり、第４図（
Ｄ）に示すように分岐パターンで結線する場合をも考慮
すると多数の結線方法があり、１個のネット上に関連す
るモジュールがこれ以上になるとさらに多くの結線方法
があり、（１）式の演算によって一義的に最適な配置を
決定できないためである。

そのため、３個以上のモジュールを結ぶネットが存在す
る回路についてモジュール配置を決定する設計において
は、（１）式による方法に加えて、さらに、２次元アレ
イの境界線を横切る配線パターン数が最小になる配置を
検出するミニマムカット法や、２個のモジュール間を結
ぶネットの直線距離（ユークリッド距離）の総和が最小
となる配置を検出する方法等を併せて実行して最良な配
置を決定していた。

従って、（１）式に従う演算によって一義的に配置を決
定できず、演算量が膨大になるという問題がある。

本発明は、以上の点を考慮してなされたもので、１ネツ
トに３個以上のモジュールを接続することを要するモジ
ュールの配置設計において、複数の手法を組み合わせる
ことなく、１つの手法によって仮想的な全配線パターン
長が最小となる配置を一義的に求めることができ、それ
によってモジュールの配置を決定することができるコン
ピュータ援用によるモジュール配置方法を提供しようと
するものである。

［課題を解決するための手段］ かかる課題を解決するため、本発明においては、コンピ
ュータ装置、入力装置及び表示装置を少なくとも備え、
入力装置を介して入力された回路図データ、モジュール
データ及び基板データから、複数のモジュールの基板に
対する配置を決定する方法を以下の処理によって行なう
ようにした。

すなわち、回路図データに基づいて、３個以上のモジュ
ールを含むネットを取り出し、そのネット上の少なくと
も１個以上のモジュールを分解して全てのネットが２個
のモジュールを含むようにする分解処理と、分解された
モジュールを含む全てのモジュールを２次元アレイ状の
配置する全ての配置組合せのうち、仮想的な全配線パタ
ーン長が最小となる配置を決定する配置決定処理とをま
ず行なうようにした。その後、本来同一のものである分
解されたモジュールについて合成し、いずれか１個の分
解されたモジュールについての配置位置を合成後のモジ
ュールの配置位置として決定する合成処理と、この合成
処理によって配置すべきモジュールが存在しなくなった
領域を通る縦方向又は横方向に配置されているモジュー
ルを縦方向又は横方向についてスライドさせて基板の配
置領域に全てのモジュールが位置するように再配置する
再配置処理とを行なうようにした。

［作用］ ３個以上のモジュールを含むネットについてそのネット
上のモジュールを分解して全てのネットが２個のモジュ
ールを含むようにした後、仮想的な配線パターン呈が最
小となる配置を決定するようにした。すなわち、３個以
上のモジュールを含むネットがあっても分解処理してネ
ットを単純化して配置を一義的に決定する。

この決定の後、分解されて増えたモジュールを合成して
本来のモジュールに戻し、合成によって空いた領域に対
してこの領域を埋めるように各モジュールをスライドさ
せて基板の配置領域に各モジュールを配置するようにし
た。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を図面を参照しながら詳述する
。

第１図はこの実施例による配置方法を示すフローチャー
ト、第５図はかかる配置方法を実行するＣＡＤシステム
を示すブロック図、第６図はかかる配置方法による処理
手順をモジュールの配置位置との関係で示す路線図であ
る。

第５図において、処理本体たるコンピュータ装置１は、
中央処理ユニット（ＣＰＵ）２及びメモリ３を有し、メ
モリ３に格納されている第１図に示す処理フローチャー
トを実行して電子部品の搭載位置を決定している。また
、コンピュータ装置１には、キーボード入力装置４及び
マウス入力装置５が接続されており、必要な操作入力デ
ータや位置データを取り込むようになされている。さら
に、コンピュータ装置１には、デイスプレィ装置６が接
続されており、処理状況をオペレータに知得させたり、
オペレータに対して操作誘導を行なったりするようにな
されている。

次に、第１図及び第６図に基づいて電子部品の配置方法
を詳述する。

まず、ＣＰＵ２は、キーボード入力装置４又はマウス入
力装置５から電子部品データ、回路図データ、プリント
配線基板データ及び部品ライブラリを取り込み、メモリ
３に格納する（ステップ１０１）。

次いで、ＣＰＵ２は、回路図データに基づいて１ネツト
に対するモジュール数を検出し、３個以上のモジュール
を含むネットについて一部のモジュールを分解し、全て
のネットが２個のモジュールを含むようにする（ステッ
プ１０２）。かかるモジュール及びネットの分解処理は
、詳細には、以下のようになされる。

まず、３個以上のモジュールを含む１個のネットを取り
出す。次に、そのネット上のモジュールのうち、既に分
解されたモジュールがあれば、そのモジュールを分解す
る。その後、さらに分解が必要ならば、分解されたモジ
ュールを含め、モジュールのうち２以上の異なる機能を
有するモジュール（例えば、複数のナンド回路を内蔵す
るＩＣチップ）や、端子接続を交換しても機能が変わら
ないモジュール（例えば、２人力ナント回路）を分解す
る。なお、この場合において、ｎ個以上の機能を有する
モジュールはｎ個に分解することもできる。

この分解の際には、機能面から関連する他のネット関係
を、その機能を有するように分解された各モジュールが
引き継ぎ、他のネット関係はいずれか１個の分解モジュ
ールに振り分けられる。例えば、第６図（Ａ＞に示すネ
ット関係において、ネットｎ１が３個のモジュールＡ、
Ｃ，Ｆを有する場合であってモジュールＡが機能から第
６図（Ｂ）に示すようにモジュールＡ１及びＡ２に分解
されたとき、モジュールＡｌ側の機能と関連するモジュ
ールＡとモジュールＤとを接続するネット関係ｎｉｌは
モジュールＡ１が引き継ぎ、モジュールＡ２側の機能と
関連するモジュールＡとモジュールＢとのネット関係ｎ
１２はモジュールＡ２が引き継ぐ。なお、第６図（Ａ＞
、（Ｂ）はネット関係の例を示すものであり、配置の例
を示すものではない。

このようにして、１ネツト上の数個のモジュールを仮想
的に複数個のモジュールに分解し、ネットをも分解して
各ネットが２個のモジュールを有するようにする。かか
る処理を３個以上のモジュールを含む全てのネットにつ
いて行なう。

ここで、分解するモジュールとして一旦分解したものを
優先して分解するようにしたのは、後述する合成処理を
簡易化するためであり、また、機能面から分解するよう
にしたのは、他のネット関係に分解処理ができるだけ影
響を与えないようにするためである。

ＣＰＵ２は、このような分解処理を終了すると、プリン
ト配線基板の配置領域を第６図（Ｃ）に示すように入力
された総モジュール数に基づいて縦横に区分し、その各
区分と同一の大きさの領域を分解によって増加したモジ
ュール分だけ第６図（Ｄ）に示すようにプリント配線基
板の外部に全体が縦横に整然と配列するように設けてス
ロットを形成する（ステップ１０３）。

このようにして増加したモジュールを含めて全体のモジ
ュールを配置し得るスロットを形成すると、各モジュー
ルを各スロットに仮に配置して従来と同様に（１）式に
従い、その配置における全配線パターン長を算出してメ
モリ３に格納する（ステップ１０４）。次いで、各スロ
ットに対する各モジュールの配置を変えて再び全配線パ
ターン長を算出して格納し、以降、全ての配置について
全配線パターン長を得るまでかかる処理を繰り返す（ス
テップ１０５）。

このようにして全モジュールの全ての配置組み合わせに
ついて全配線パターン長を算出すると、全配線パターン
長が最小の配置を決定する（ステップ１０６）。

その後、ＣＰＵ２は、本来１個のものであるモジュール
が分解されて得られた複数のモジュールを合成する（ス
テップ１０７）。例えば、第６図（Ｄ）に示すように全
配線パターン長が最小な配置が決定されると、モジュー
ルＡ１とＡ２を合成し、モジュールＥ１とＥ２を合成す
る。ここで、１個のモジュールが分解によって３個以上
になっている場合には、これら分解モジュールのスロッ
トの重心を算出し、その重心に最も近い分解モジュール
の位置を合成後のモジュールの位置として決定し、分解
されて得られた個数が２個のモジュールについては、例
えば、ネット数が多い方を残して他のモジュールを合成
して省略する。

このようにすると、第６図（Ｅ）に示すようにモジュー
ルのない空いたスロットが形成される。

そこで、ＣＰＵ２は、次いでこの空いたスロットＳＬＩ
、ＳＬ２に他のモジュールを以下のようにして再配置し
つつ、第６図（Ｆ）に示すようにプリント配線基板の配
置領域に全てのモジュールＡ〜Ｆを配置する（ステップ
１０８）。

このような再配置は、空いた各スロットＳＬＩ、ＳＬ２
に着目し、その空いたスロットについて同−行又は同一
列の横方向及び縦方向にある各モジュールをスライドさ
せてプリント配線基板外にあるモジュールをプリント配
線基板に押し込めるようにする。かかるスライド処理を
全ての空いているスロットについて行ない、この段階で
プリント配線基板外に残ったモジュールは、最も近い空
いているスロットに配置する。例えば、第６図（Ｅ）に
おけるスロットＳＬ１について、横方向にはプリント配
線基板からはみ出したモジュールがなく、縦方向にはモ
ジュールＦがはみ出しているのでスロットＳＬＩより縦
方向に下方のモジュールＡ、Ｆを縦方向にスライドさせ
てプリント配線基板の配置領域に押し込む。

このようにして全てのモジュールがプリント配線基板の
配置領域に配置され、一連の配置処理を終了する。

従って、上述の実施例によれば、３個以上のモジュール
を含むネットを、モジュールを仮想的に分解して各ネッ
トがモジュールを２個だけ含むようにして、全配線パタ
ーン長に基づいて最小配置を決定し、その後、分解され
たモジュールの合成及び配置修正を行なうようにしたの
で、３個以上のモジュールを含むネットがある設計にお
いて配置を一義的に決めることができる。

なお、上述の実施例においては、（１）式に従い配置を
決定するものを示したが、池の配置決定パラメータによ
って決定するものに適用することもできる。要は、１ネ
ツトに３個以上のモジュールが含まれた場合に配置が一
義的に決定できない方法に対して適用することができる
。

また、上述の実施例においては、プリント配線基板に搭
載する電子部品の配置を決定するものについて説明した
が、集積回路基板に対する回路素子の配置を決定する場
合にも適用することができる。

さらに、上述の実施例においては、全てのモジュールの
配置が自由なものについて説明したが、プリント配線基
板のコネクタ部等の配置位置が決定されているモジュー
ルとのネット関係を考慮して配置自由度のあるモジュー
ルの配置を決定する場合について適用することもできる
。このようなコネクタ部をも考慮して配置を決定する場
合、モジュールの空いたスロットに対する再配置処理を
コネクタ部との接続を考慮してスライド方向を決定して
行なうようにしても良い。

［発明の効果］ 以上のように、本発明によれば、３個以上のモジュール
を含むネッｌ〜について一部のモジュールを分解してそ
のネットを２個のモジュールを含む複数のネットに分解
し、その後、所定の全配線パターン長が最小となる配置
決定パラメータを用いて配置を決定し、その後、分解さ
れたモジュールを合成して元に戻し、この合成によって
空いたスロットを詰めて最終的に配置を決定するように
したので、仮想的な全配線パターン長が最小な配置を一
義的に決定することができるモジュール配置方法を実現
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるコンピュータ援用によるモジュー
ル配置方法の一実施例を示すフローチャート、第２図及
び第３図は従来の配置方法の説明に供する説明図、第４
図は従来方法の欠点の説明に供する説明図、第５図は上
記実施例の配置方法を実行するＣＡＤシステムを示すブ
ロック図、第６図はかかる配置方法による処理手順をモ
ジュールの配置位置との関係で示す路線図である。 １・・・コンピュータ装置、２・・・ＣＰＵ、３・・・
メモリ、４・・・キーボード入力装置、５・・・マウス
入力装置、６・・・デイスプレィ装置。 大箱イ列によるモジュール配工万う六と示すフロー今ヤ
ード第１図 第３　回 χａ〜χＣ：　モジュール 第４　図 第５　図 ３１２　ＣコＣコ 墨　６　凪

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 コンピュータ装置、入力装置及び表示装置を少なくとも
   備え、入力装置を介して入力された回路図データ、モジ
   ュールデータ及び基板データから複数のモジュールの基
   板に対する配置を決定するコンピュータ援用によるモジ
   ュール配置方法において、 上記回路図データに基づいて、３個以上のモジュールを
   含むネットを取り出し、そのネット上の少なくとも１個
   以上のモジュールを分解して全てのネットが２個のモジ
   ュールを含むようにする分解処理と、 分解されたモジュールを含む全てのモジュールを２次元
   アレイ状の配置する全ての配置組合せのうち、仮想的な
   全配線パターン長が最小となる配置を決定する配置決定
   処理と、 本来同一のものである分解されたモジュールについて合
   成し、いずれか１個の分解されたモジュールについての
   配置位置を合成後のモジュールの配置位置として決定す
   る合成処理と、 この合成処理によって配置すべきモジュールが存在しな
   くなった領域を通る縦方向又は横方向に配置されている
   モジュールを縦方向又は横方向についてスライドさせて
   上記基板の配置領域に全てのモジュールが位置するよう
   に再配置する再配置処理とでなることを特徴とするコン
   ピュータ援用によるモジュール配置方法。