JPH03138961A - 配線パターン決定方式 - 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】 〔目　次〕 概要 産業上の利用分野 従来の技術 発明が解決しようとする課題 課題を解決するための手段 作用 実施例 発明の効果 〔概　要〕 迷路法を用いてプリント基板やＬＳＩの配線パターンを
設計する配線パターン決定方式に関し、迷路法の後方探
索の高速化を目的とし、迷路法の前方探索を行って始点
から終点までのラベル付けを行うラベル設定手段と、迷
路法の後方探索を行う基準点として、終点または決定す
る配線パターンの曲がり角を設定する基準点設定手段と
、基準点設定手段によって設定された基準点に付された
ラベルに基づいて、この基準点の次の曲がり角を決定す
る曲がり角判定手段と、曲がり角判定手段で決定された
曲がり角と始点とが一致したときに後方探索の終了を判
定する終了判定手段と、曲がり角判定手段で決定された
曲がり角と始点とが不一致のときに、この曲がり角を基
準点設定手段で新たな基準点として設定する指示を行う
基準点更新手段とを備えるように構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、迷路法を用いてプリント基板やＬＳＩの配線
パターンを設計する配線パターン決定方式に関するもの
である。

例えば、配線処理等のＬＳＩ−ＣＡＤを含む大規模組み
合わせ問題は、非常に高速な演算能力を必要とする。こ
れを解決するためには、多数のプロセッサを用いて構成
する超並列計算機によって高速演算処理を行うことが有
望であり、多数のプロセッサを動作させて効率よく上記
問題を解決する方式が望まれている。

〔従来の技術〕

迷路法は、与えられた２点を最短の配線で結ぶためのア
ルゴリズムであり、プリント基板やＬＳＩの配線パター
ンを決定する手法として汎用されている。迷路法では、
対象となる平面を配線単位となる格子状のグリッドに分
割し、配線によって結ぶ一方のグリッドをソース（始点
）、他方のグリッドをターゲット（終点）として、前方
探索及び後方探索を行って配線パターン（ネット）を決
定する。ここで、前方探索とは、ソースに隣接する空の
グリッド（ＩＩ害物のないグリッド）にラベル１を与え
、次にラベル１が与えられたグリッドに隣接する空のグ
リッドにラベル２を与え、以後同様にして、ラベルｎの
グリッドに隣接する空のグリッドにラベルｎ＋１を与え
る操作を、隣接グリッドがなくなるまであるいはターゲ
ットに達するまで行う処理をいう。また、後方探索とは
、ターゲットを始点としてこのラベルが付された各グリ
ッドを、ラベルを１つずつ減らすようにソースまで辿っ
て行う処理をいう。

特に最近では、配線対象となるプリント基板やＬＳＩの
高密度化に伴って迷路法の対象となる格子数すなわち扱
うデータ規模が増大しつつあり、配線処理の高速化が要
求されており、専用ハードウェア化、並列処理化の試み
がなされている。

例えば、各グリッドにＩ対Ｉにプロセッサを割りつけて
、隣接する各プロセッサ間を通信ボートで接続する。前
方探索を行う場合、ウェーブフロント（同一ラベルが付
されたグリッド）上の各プロセッサを並列動作させ、隣
接するプロセッサに対するラベルの伝播を並行して行う
。このようにウェーブフロント上のプロセッサによる並
列処理を行うことで高速化が可能になる。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、上述したように各グリッドに対応したプロセ
ッサを有し、隣接したプロセッサ間を通信ボートで接続
したような場合には、迷路法の後方探索における並列処
理が不可能であり、高速化が困難であるという問題点が
あった。

後方探索においては、ターゲットに対応したプロセッサ
から前方探索時に付されたラベルを手掛かりに、ソース
に対応したプロセッサに達するまで順に辿っていくこと
により配線経路を決定しているため、ある時点に着目す
ると２つのプロセッサ間で経路に関する情報が入出力さ
れるだけであり、その他のプロセッサは待ち状態にある
。従って、全体としてはプロセッサの並列性が生かされ
ない欠点がある。

本発明は、このような点にかんがみて創作されたもので
あり、迷路法の後方探索を高速化できる配線パターン決
定方式を提供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は、本発明の配線パターン決定方式の原理ブロッ
ク図である。

図において、ラベル設定手段１１１は、迷路法の前方探
索を行って始点から終点までのラベル付けを行う。

基準点設定手段１２１は、迷路法の後方探索を行う基準
点として、終点または決定する配線パターンの曲がり角
を設定する。

曲がり角判定手段１３１は、基準点設定手段１２１によ
って設定された基準点に付されたラベルに基づいて、こ
の基準点の次の曲がり角を決定する。

終了判定手段１４１は、曲がり角判定手段１３１で決定
された曲がり角と始点とが一致したときに後方探索の終
了を判定する。

基準点更新手段１５１は、曲がり角判定手段１３１で決
定された曲がり角と始点とが不一致のときに、この曲が
り角を基準点設定手段１２１で新たな基準点として設定
する指示を行う。

従って、全体として、後方探索による配線パターンの決
定を曲がり角を単位として行うように構成されている。

（作　用］ ラベル設定手段１１１によって迷路法の前方探索を行っ
て始点から終点までのラベル付けを行い、その後以下に
示す後方探索を実施する。

先ず、基準点設定手段１２１によって終点を基準点に設
定する。曲がり角判定手段１３１は、この基準点に付さ
れたラベルに基づいて、配線パターン上にある基準点（
終点）の次の曲がり角を検出する。終了判定手段１４１
では、この検出した曲がり角が始点であるか、すなわち
、後方探索が終了したかどうかを判定する。検出した曲
がり角が始点でない場合には、基準点更新手段１５１に
よって基準点の更新指示を基準点設定手段１２１に送る
。この更新指示を受は取った基準点設定手段１２１では
、曲がり角判定手段１３１で検出した曲がり角を新たな
基準点として設定しなおす。

以後、新たな基準点に対して次の曲がり角の検出を行い
、検出した曲がり角が始点に達するまで同様の処理を繰
り返す。

本発明にあっては、曲がり角を基準点として次の曲がり
角を検出することにより配線パターンの決定を行ってお
り、曲がり周間の直線経路が一度に決定される。

〔実施例］ 以下、図面に基づいて本発明の実施例について詳細に説
明する。

第２図は、本発明の配線パターン決定方式を適用した一
実施例の構成を示しており、迷路法を実施してプリント
基板やＬＳＩの配線を決定するためのものである。

第２図において、２１１はプロセッサアレイを、２１３
はプロセッサ（ＰＥ）を、２２１は収集演算回路を、２
３１はグローバルメモリを、２４１はコントローラをそ
れぞれ示している。

プロセッサアレイ２１１は、複数のプロセッサ２１３を
格子状に接続したものである。各プロセッサ２１３は迷
路法においてラベル付けがなされる各グリッドに対応し
て設けられ、隣接するプロセッサ２１３間は通信ボート
を介して接続されている。前方探索時にはこの通信ボー
トを介して隣接するプロセッサ２１３にラベル付けの情
報が伝達される。また、各プロセッサ２１３は、配線に
必要な各種のデータを保持するメモリと、そのデータに
対して演算を実行する演算回路と、隣接するプロセッサ
２１３と通信を行うための４つの通信ボートとを備えて
いる。

収集演算回路２２１は、プロセッサアレイ２１１の全て
のプロセッサ２１３に接続されており、全出力データに
対して所定の演算を行う。所定の演算としては例えば論
理積、論理和、加算、最大値算出、最小値算出等がある
。収集演算回路２２１の詳細構成は、第３図に示すよう
に、ツリー構造の複数個の演算回路（ＬＵ）３２１，３
２３゜・・・、３２９で構成されている。各演算回路は
、２人力に対して上述した所定の演算を実行するもので
あり、この演算の種類はコントローラ２４１から指示さ
れる。各プロセッサ２１３は２つずつが組になって各演
算回路３２１に接続されており、演算回路３２１では対
応する２つのプロセッサ２１３の出力データに対して所
定の演算を行い、その演算結果を次段の演算回路３２３
に人力する。

同様に、演算回路３２３も２つの演算回路３２１の出力
データに対して所定の演算を行い、最終的には全てのプ
ロセッサ２１３の出力データに対して所定の演算を行っ
た結果が最終段の演算回路３２９から出力される。この
出力データは、収集演算回路２２１の演算結果として出
力される。

グローバルメモリ２３１は、全プロセッサ２１３に送り
出す共通のデータを保持したり、収集演算回路２２１に
よる演算結果を受は取って保持する。

コントローラ２４１は、各プロセッサ２１３に対するデ
ータ入出力や演算実行等の動作指示を与えると共に、収
集演算回路２２１に対する演算種別の指定や演算実行等
の動作指示を与え、迷路法による配線パターンの決定を
行うためのシーケンシャル制御を行っている。

以下、上述した構成を有する実施例において迷路法を実
施した場合の動作を説明する。前方探索及び後方探索に
ついて場合を分けて説明する。

（上升皿方互亥 第４図に実施例の前方探索の概略を、第５図にその動作
手順を示す。実施例では、第４図に示すように、９×１
３のグリッドに区切られた平面を考え、各グリッドに各
プロセッサ２１３が対応している。また、障害物（配線
禁止エリア）に相当するグリッド（第４図の斜線部分）
に対応したプロセッサ２１３は、例えば動作が停止して
おり、配線パターン決定の処理には参加しないようにな
っている。

いま、座標（３−チ）のグリッドをソース、座標（８−
チ）のグリッドをターゲットとして前方探索を行うもの
とする。また、各プロセッサ２１３、収集演算回路２２
１．グローバルメモリ２３１に対する動作指示はコント
ローラ２４１が行うものとする。

ステップＡ１：　（初期化） 各プロセッサ２１３内部のメモリの変数「ラベル」をク
リアする。

ステップＡ２：　（ソースの設定） ソースに対応する座標（３−チ）のプロセッサ２１３に
対して指示を送り、この指示を受は取ったプロセッサ２
１３ではメモリ内の変数「ラベル」にソースであること
を示す印Ｓを設定する。

ステップＡ３：　（ターゲットの設定）ターゲットに対
応する座標（８−チ）のプロセッサ２１３に対して指示
を送り、この指示を受は取ったプロセッサ２１３では変
数「ターゲット」を“１′′に設定する。それ以外のプ
ロセッサ２１３では変数「ターゲット」を“０”に設定
する。

ステップＡ４：　（ラベルの伝播） 配線禁止エリアでなく、しかも変数「ラベル」がクリア
状態のプロセッサ２１３のみが以下の処理を実行する。

隣接するプロセッサ２１３の変数「ラベル」がクリア状
態でなければ、その隣接するプロセッサ２１３向きの矢
印を自分の変数「ラベル」に設定する。

なお、本実施例の前方探索においては、ラベル付けを数
字の代わりに矢印で行っており、矢の指す４方向を数ビ
ツトデータ（例えば４ビツト）で表すことができるよう
になっている。また、変数「ラベル」がクリア状態でな
い隣接プロセッサ２１３が２つないし３つある場合には
、所定の優先順に従って何れかの矢印方向が決定される
（実施例では左右方向の矢印を上下方向の矢印に優先さ
せるものとする）。

このように各プロセッサ２１３によるラベルの設定は、
全プロセッサ２１３において並行して行われる。

ステップＡ５：　（ターゲットの読み出し）各プロセッ
サ２１３におけるラベルの設定が終了すると、ターゲッ
トに対応したプロセッサ２１３は変数「ラベル」の設定
値を、それ以外の全プロセッサ２１３は０゛を収集演算
回路２２１に出力する。

収集演算回路２２１では、各プロセッサ２１３の出力に
対して論理和を演算して出力する。この出力はターゲッ
トに対応するプロセッサ２１３の変数「ラベル」の値そ
のものであり、グローバルメモリ２３１を介してコント
ローラ２４１に送られる。

ステップＡ６：　（終了判定） コントローラ２４１は、ターゲットに対応するプロセッ
サ２１３の変数「ラベル」の値がクリア状態であるか否
かを判定する。クリア状態である場合には前方探索によ
るラベル付けがターゲットに達していないことを示して
おり、肯定判断してステップＡ４に戻って処理を繰り返
す。

また、クリア状態である場合には否定判断して前方探索
に関する処理を終了する。

ＬｉＬＬ麦立探索 第６図に実施例の後方探索の概略を、第７図にその動作
手順を示す。各プロセッサ２１３は各自のメモリ２１３
内の自分の座標（座標（２−チ）等をコード化したもの
）を保持しているものとする。

ステップＢ１：　（初期化） 各プロセッサ２１３のメモリ内の変数「マーカ」を“Ｏ
“″に設定し、ターゲットに対応するプロセンサ２１３
のメモリ内の変数「開始点」を“１°”に設定する。

ステップＢ２：　（探索開始点情報読み出し）変数「開
始点」に“°１゛′が設定されてい略プロセッサ２１３
（最初はターゲットに対応したプロセッサ２１３）は、
変数「ラベル」の値（前方探索で付した矢印の向き）と
自分の座標を収集演算回路２２１に出力する。また、他
の全てのプロセッサ２１３は“′０゛を収集演算回路２
２１に出力する。

収集演算回路２２１では、各プロセッサ２１３の出力に
対して論理和を演算して出力し、この出力（変数「ラベ
ル」の値と座標値）はそれぞれグローバルメモリ２３１
内の変数「矢印方向」及び変数「座標」に格納される。

ステップＢ３：　（候補フラグの初期化）全てのプロセ
ッサ２１３の変数「候補フラグ」を“０”に設定する。

ステップＢ４：（次の曲がり角の候補決定）グローバル
メモリ２３１内の変数「矢印方向Ｊ及び変数「座標」の
各値を全てのプロセッサ２１３に入力する（ブロードキ
ャストする）。これらの値が入力された各プロセッサ２
１３では、以下の■及び■の条件が成立したときに、変
数「候補フラグ」に“′１゛′を設定する。

条件■：大入力れた変数「座標」に示されたグリッドか
ら変数「矢印方向」で示された矢印の向きに自分が位置
する。

条件■；変数「矢印方向」で示された矢印の向きと違う
向きが自分の変数「ラベル」に設定されている。

ステップＢ５：　（次の曲がり角の検出）変数「候補フ
ラグ」に“１”が設定されたプロセッサ２１３は、自分
の座標のうち変数「矢印方向」で示された矢印方向の要
素を収集演算回路２２１に出力する。例えば第４図にお
いて、変数「矢印方向」にターゲットの矢印（→）が設
定されている場合には、変数「候補フラグ」に°°１”
が設定されているプロセッサ２Ｉ３（座標（１２−チ）
のプロセッサ２１３）は、自分の座標のうち矢印方向す
なわち水平方向の要素（１２をコード化した値）を出力
する。

変数「候補フラグ」に“０°゛が設定されているプロセ
ッサ２１３は、変数「矢印方向」で示された矢印方向が
正方向であるならば、表現可能な最大値（例えば座標値
が８ビツトでコード化されている場合には全ビットを“
Ｉ　ＩＩにする）を収集演算回路２２１に出力する。ま
た、変数「矢印方向」で示された矢印方向が負方向であ
るならば、パ０”を収集演算回路２２１に出力する。

収集演算回路２２１では、変数「矢印方向」で示された
矢印方向が正方向であるならば最小値算出を行い、負方
向であるならば最大値算出を行う。

このように矢印方向に応じて最小値あるいは最大値算出
を行うことにより、この矢印方向にあって向きが異なる
最初のプロセッサ２１３の座標（矢印方向の座標）が求
まる。

演算結果は、グローバルメモリ２３１内の変数「座標」
のうち変数「矢印方向Ｊで示された矢印方向の要素に格
納される。

なお、収集演算回路２２１における最小値算出か最大値
算出かの指定はコントローラ２４１によって行われる。

ステップＢ６：　（終了判定） コントローラ２４１は、グローバルメモリ２３１内の変
数「座標」の値を読み出し、この値がソースを示してい
るか否かを判定する。肯定判断の場合は後方探索がソー
スまで達したときであり、後方探索に関する処理を終了
する。否定判断の場合は以下の動作を継続する。

ステップＢ７：　（新しい探索開始点の設定）グローバ
ルメモリ２３１内の変数「座標」の値を全てのプロセッ
サ２１３にブロードキャストする。各プロセッサ２１３
では入力された変数「座標」の値を自分の座標と比較し
、等しい場合はメモリ３１１内の変数「開始点」を゛１
パに設定する。等しくない場合はメモリ３１１内の変数
「開始点」を０”に設定する。

以後、ステップＢ２に戻って処理を繰り返す。

このように、決定する配線パターンの各曲がり角を基準
とし、この曲がり角に対応したラベル（グローバルメモ
リ２３１内の変数「矢印方向」で示された矢印方向）に
沿った次の曲がり角を求める。この操作を各曲がり角に
ついて行って、最終的にはソースに達するまでの配線パ
ターンを決定する。

例えば、第６図に示したように、ターゲットの次の曲が
り角として座標（１２−チ）が検出され、続いて座標（
１２−ホ）、（７−ホ）、（７−ハ）。

（３−ハ）、最後にソースである座標（３−チ）が検出
され、これらを結んだパスが配線パターンとなる。

従って、後方探索を行う際に２つの曲がり角の間の直線
経路を一度に求めることができ、処理の高速化が可能に
なる。一般に配線パターンの全長Ｎに対して曲がり角の
数ＭはＮ　＞＞　Ｍであり、処理に要する時間はほぼＭ
／Ｎに短縮することができる。

なお、上述した本発明の実施例においては、プロセッサ
２１３内のメモリに変数「開始点」、「座標ｊ等の領域
を確保するようにしたが、これらの値を専用に格納する
開始点レジスタ、座標レジスタ等を設けて専用ハードウ
ェア化を図るようにしてもよい。

また、実施例では、平面上の配線パターンを決定するよ
うにしたが、多層プリント基板等において配線パターン
を決定する場合についても本発明を適用することができ
る。

〔発明の効果〕

上述したように、本発明によれば、基準点に対応するラ
ベルに基づいてこの基準点の次の曲がり角を検出するこ
とにより配線パターンの決定を行っており、曲がり周間
の直線経路を一度に決定することにより、迷路法の後方
探索が高速化できるので、実用的には極めて有用である
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の配線パターン決定方式の原理ブロック
図、 第２図は本発明の一実施例の構成図、 第３図は一実施例の詳細構成図、 第４図は一実施例の前方探索の概略図、第５図及び第７
図は一実施例の動作説明図、第６図は一実施例の後方探
索の概略図である。 図において、 Ｉｌｌはラベル設定手段、 １２１は基準点設定手段、 １３１は曲がり角判定手段、 １４１は終了判定手段、 １５１は基準点更新手段、 ２１１はプロセッサアレイ、 ２１３はプロセッサ、 ２２１は収集演算回路、 ２３ ■はグローバルメモリ、 ２４１はコントローラ、 ３２１゜ ３２３゜ ３２９は演算回路（ＬＵ） であ る。 一 ｑ又１０回語・幻１旺溝へ図 第 図 第 図 ０ １ ２ ３ 一実范ｆ何の＃Ｊδ探索峨明２ ０ １ ２ ３ 一寅り巳ｆＷＪのｔ灸杏探累のｔ栄８ｎＥコ第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）迷路法の前方探索を行って始点から終点までのラ
   ベル付けを行うラベル設定手段（１１１）と、迷路法の
   後方探索を行う基準点として、前記終点または決定する
   配線パターンの曲がり角を設定する基準点設定手段（１
   ２１）と、 前記基準点設定手段（１２１）によって設定された基準
   点に付されたラベルに基づいて、この基準点の次の曲が
   り角を決定する曲がり角判定手段（１３１）と、 前記曲がり角判定手段（１３１）で決定された曲がり角
   と前記始点とが一致したときに後方探索の終了を判定す
   る終了判定手段（１４１）と、前記曲がり角判定手段（
   １３１）で決定された曲がり角と前記始点とが不一致の
   ときに、この曲がり角を前記基準点設定手段（１２１）
   で新たな基準点として設定する指示を行う基準点更新手
   段（１５１）と、 を備えるように構成したことを特徴とする配線パターン
   決定方式。