JPH05326709A - 集積回路の自動配線方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 配線禁止領域の複雑化に伴う配線処理時間の
増大を最小限に抑え、短時間で効率的に配線径路を得
る。 【構成】 径路探索前の配線領域（ａ）には配線禁止領
域３と既配線径路５が形成されている。端子ＳからＴに
向けて線分展開を行い、Ｓからの曲がり数が最小で最短
径路長の配線径路を得る補助線分１を優先的に展開す
る。互いに探索領域が交差しない複数本の補助線分１を
並列に展開する。補助線分１が矢印方向に掃引され、探
索領域（網掛け）が得られる（ｂ）。矢印付近の番号１
〜７は展開順番（優先順位）を表わし、同一番号の複数
本の補助線分１は並列に展開される。最終的にＳ，Ｔ間
に配線径路が得られる（ｃ）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、線分展開法を用いた集
積回路の自動配線方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】集積回路の自動配線に用いられる方法の
ひとつとして線分展開法が知られている。線分展開法に
関する論文としては、小島、山田、佐藤、大附著「線分
展開法の２層配線への拡張とその評価」情報処理学会
設計自動化研究会 研究報告、vol.91、no.58-3 、pp1-
8 （1991年）がある。

【０００３】線分展開法は、まず１台の計算機が配線領
域内に配置された端子の周辺あるいは内部に補助線分を
発生し、これを線分と垂直方向かつ端子から離れる方向
へ配線禁止領域まで掃引する（これを線分展開処理とい
う）ことにより配線領域内に長方形領域を得る。

【０００４】この後、同じ１台の計算機がこの長方形領
域の辺上に新たに補助線分を設け、同様に長方形領域の
探索を続ける。そして、最終的に得られた長方形領域の
組み合わせによる探索領域内で、補助線分の逆追跡を行
い端子間を配線している。

【０００５】以上のとおり、線分展開法の配線処理は大
きく分けて、線分展開による径路探索と、線分展開終了
後の逆追跡処理のふたつからなる。ここで線分展開法の
処理時間の大部分が１台の計算機による線分展開処理で
あるため、長い処理時間が費やされていた。また、径路
発見に至るまでの線分展開の回数が配線禁止領域の頂点
数に比例して増加する点より、将来的には配線禁止領域
の頂点が増加するとそれにほぼ比例して配線処理時間が
増加すると考えられる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来の線
分展開法では、１台の計算機による処理のため多大な時
間が費やされていた。また、将来回路が大規模化する
と、配線禁止領域の頂点数にほぼ比例して配線処理時間
が増加する恐れがある。

【０００７】本発明は上記問題を解決するため、線分展
開法において複数本の補助線分の展開処理を並列に実行
することにより、線分展開処理を高速に行い、将来的な
配線禁止領域の頂点数の増加に対する配線処理時間の増
加を抑えることが可能な集積回路の自動配線方法を提供
することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明は、線分展開法を用いて集積回路の自動配
線を行う際に、幾何学的に探索領域が交差しない複数本
の補助線分の展開処理を並列実行する手段を備えてい
る。

【０００９】あるいはこの発明は、線分展開法を用いて
集積回路の自動配線を行う際に、展開の優先順位がある
範囲内の順位に収まる複数本の補助線分の展開処理を並
列実行する手段を備えている。

【００１０】

【作用】本発明は、径路探索のために補助線分を発生
し、この補助線分を配線領域内で垂直方向に展開する処
理において、展開の優先順位がある範囲内に収まる複数
本の補助線分か、あるいは展開処理による探索領域が幾
何学的に交差しない複数本の補助線分の展開処理を並列
に実行している。

【００１１】

【実施例】以下に本発明による自動配線方法における線
分展開法を集積回路の自動配線の計算機プログラムに適
用した実施例を説明する。なお、今回の実施例では、開
始点の端子とターゲット点端子は１点で表されており、
線分展開は開始点からターゲット点に向けて行われるも
のとする。

【００１２】また、既に配線がなされていて、新規な配
線が禁止されている領域は配線禁止領域として登録され
ているものとする。本発明においては、展開すべき複数
本の補助線分はまず待ち行列に順番に挿入されて保持さ
れ、それらが複数台の計算機に順次処理を割り当てら
れ、並列に展開処理される。

【００１３】図１は、本発明による自動配線方法の処理
手順を表したフローチャートである。

【００１４】同図（ａ）、（ｂ）は各々独立した処理の
流れを表し、ひとつの処理（ａ）と複数の処理（ｂ）が
複数台の計算機上で並列に実行される。

【００１５】同図において、ヒープ（未展開の補助線分
が保持され、ある特定の評価のもとで次に展開すべき補
助線分を取り出すことのできる記憶領域）内の補助線分
の有無を確認する（ステップ５１）、ヒープから補助線
分Ｌをひとつ取り出す（ステップ５３）、ターゲット点
Ｔを発見したか否かをチェックする（ステップ５８）、
新たな補助線分をヒープへ挿入する（ステップ５９）、
逆追跡をして径路を得る（ステップ６０）は、従来の線
分展開法と同様である。

【００１６】これ以外のステップ、すなわち、径路発見
に至るまで、Ｌの探索する領域が既に実行中の線分展開
（（ｂ）の処理）と交差するかどうかをチェックした上
で可能な限り線分展開を並列に行うステップ５２、５
４、５５、５６、５７が本発明の特徴である。

【００１７】これらのステップ５２、５４〜５７の処理
は以下の通り。まずステップ５２では図１（ｂ）で示さ
れる処理によって径路が発見されているかどうかを確認
し、既に径路が発見されている場合は終了、未発見の場
合はステップ５３へ進む。

【００１８】ステップ５３において展開の優先順位が最
も高い補助線分Ｌがヒープから取り出され、その時点で
（ｂ）の処理が実行中あるいは待ち行列に入っている補
助線分が、展開される領域と交差するかどうかをチェッ
クする（ステップ５４）。探索領域が互いに交差しない
補助線分の例を図２に示す。同図において、補助線分１
が矢印方向に掃引され、探索領域（網掛け）が展開され
ている。

【００１９】探索領域が交差する場合は、その線分展開
の終了を待つ（ステップ５５）。次にＬを展開処理を行
うために待ち行列に挿入する（ステップ５６）。これに
より、複数台の計算機に複数本の線分展開を並列実行さ
せることができる（ステップ５７）。いずれかの補助線
分がターゲット端子Ｔを発見した後、逆追跡を実行して
径路を得る（ステップ５８，６０）。

【００２０】次に図３（ａ）に示すような、複合長方形
によって構成された１層配線領域に与えられた２点Ｓ、
Ｔ間の配線を行う場合に上記手順を適用した実施例を示
す。この例では、端子Ｓから端子Ｔに向けて線分展開を
行い、開始点端子Ｓからの曲がり数が最小で、径路長の
短い配線径路が得られる補助線分を優先的に展開するも
のとする。このとき、曲がり数と径路長から優先順位を
数値化し、この数値がある範囲内に収まる複数本の補助
線分が並列に展開処理されることになる。

【００２１】なお、以下の実施例では１層配線を例に取
り上げるが、本発明による自動配線方法はこれに限られ
るものではなく任意の層数の配線にも勿論適用可能であ
る。

【００２２】図３（ａ）は径路探索前の配線領域であ
り、配線禁止領域３、および既配線径路５が形成されて
いる。

【００２３】このような条件の基で、本発明による展開
処理を行った様子を示したのが図３（ｂ）である。補助
線分１が矢印方向に掃引され、探索領域（網掛け）が得
られている。矢印付近に付された番号１〜７は展開され
る順番すなわち優先順位を表わし、同一番号の補助線分
１は並列に展開されていることを示している。この例で
は、番号３，７が付された補助線分１がそれぞれ４本ず
つあるので、４台の計算機によって並列に展開処理され
ている。

【００２４】図３（ｃ）は（ｂ）の処理によって最終的
に得られた配線径路である。

【００２５】比較のため、図４に従来の線分展開法によ
る径路探索の様子を示した。１台の計算機で展開処理す
るため、１本ずつ順番に処理されている。但し、最終的
な配線径路は図３（ｃ）と同様のものが得られる。

【００２６】図３（ｂ）及び図４から明らかな通り、本
発明に基づく線分展開法によって得られる配線径路は従
来手法によるものと全く同等の品質である。

【００２７】ここで便宜的に全ての補助線分１について
一度の線分展開に必要な時間をｔとすると、従来の線分
展開法では径路発見までに１８回の線分展開が必要とな
り（図４参照）、線分展開全体の処理時間は１８ｔとな
る。

【００２８】これに対して本発明の手法では、展開のた
めの探索領域が交差しない複数本の補助線分１を並列に
展開できるため、径路探索に必要な処理時間が大幅に短
縮できる。この実施例では２、３、４、５、６、７回め
の展開において複数本の補助線分１が並列に展開処理さ
れている。これにより、線分展開全体の処理時間は７ｔ
ですむことになり、配線処理において約２．５倍の高速
化が実現されたことになる。この例ではピーク時（３、
７回め）には最大４本の補助線分１に対して並列に展開
処理が実行されている。

【００２９】以上の例では、補助線分の展開は開始点Ｓ
からの距離と曲がりの数による単純な優先順位を考慮し
て行われていたが、さらに多くの要素を採り入れた複雑
な優先順位を考慮して行う場合には、同時に展開できる
ような同じ優先順位を持つ補助線分の本数が少なくなる
ことがある。この場合には十分小さい範囲において優先
順位を無視すること、つまり １．優先順位が等しくないが同程度の順位を持つ補助線
分を同時に展開する。

【００３０】２．優先順位が高いが展開の領域が交差し
ている補助線分を展開せずに一時的に保存しておき、そ
の補助線分より優先順位が小さいが展開領域が交差しな
い補助線分を先に展開する。無視できる優先順位の範囲
はあらかじめ決定しておく。

【００３１】以上のような方法により並列性を向上させ
ることができる。上記１．の場合においては、補助線分
の展開領域が交差せず、展開される補助線分の順序が基
本的に従来手法と変わらないことから、配線の質は従来
の手法とさほど変わらない。２．の場合は展開される補
助線分の順序が従来手法と比較して一部異なることがあ
り得るが、処理の並列性は格段に向上し、処理時間が大
幅に小さくなる。

【００３２】次に、配線禁止領域の複雑度の点から本発
明による手法を考察する。一般的に配線禁止領域の複雑
度が大きくなるに従い、補助線分の長さは小さくなるこ
とから、線分展開の探索領域の交差もおこりにくくな
る。図５は、配線禁止領域の頂点数を変化させた上での
中央演算装置の数と処理速度増加の割合の関係をシミュ
レーションで求めたものである。

【００３３】このシミュレーションでは補助線分の優先
順位を厳密に比較して線分の展開を行っているため、配
線の品質は従来の手法と同等のものが得られる。ここ
で、複数の演算装置を取り扱うための処理時間は線分展
開に必要な処理時間と比較して十分小さいことを前提と
している。

【００３４】図５では、横軸は中央演算装置の数を、縦
軸は中央演算装置の数が１個の時（従来の場合）の処理
速度と比較した処理速度の増加率を各々表す。図５によ
ると、配線禁止領域の頂点数が増加するに従って処理速
度増加の割合が大きくなっており、中央演算装置の数が
８台の時、およそ３．３倍の高速化が達成されている。
以上より、この発明の自動配線方法によって複雑な配線
領域においても従来手法と同等品質の配線径路を短時間
で得ることが可能である。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、線
分展開法を用いて配線を行う際に、幾何学的に探索領域
が交差しない複数本の補助線分の展開処理を、複数台の
計算機で並列に実行している。これにより、高速に線分
展開処理を行うことができる。また、将来的に配線禁止
領域の頂点数が大量に増加しても、配線径路を短時間で
得ることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による自動配線方法の一実施例の処理手
順を表したフローチャートである。

【図２】探索領域が交差しない複数本の補助線分の一例
である。

【図３】図１に示す処理手順に従って行われる、１層配
線領域における線分展開処理の様子を示す配線径路図で
ある。

【図４】従来の線分展開処理の様子を示す配線径路図で
ある。

【図５】配線禁止領域の頂点数の変化に対する中央演算
装置数と処理速度増加率の関係を表すグラフである。

【符号の説明】

１ 補助線分 Ｓ，Ｔ 端子 ３ 配線禁止領域 ５ 既配線

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 線分展開法を用いて集積回路の自動配線
   を行う際に、幾何学的に探索領域が交差しない複数本の
   補助線分の展開処理を並列実行することを特徴とする集
   積回路の自動配線方法。
2. 【請求項２】 線分展開法を用いて集積回路の自動配線
   を行う際に、展開の優先順位がある範囲内の順位に収ま
   る複数本の補助線分の展開処理を並列実行することを特
   徴とする集積回路の自動配線方法。