一种基于查找表的完备最优斯坦纳树构建方法技术

一种基于查找表的完备最优斯坦纳树构建方法，包括以下步骤：计算节点集合对应标号；通过潜在最小线长向量查找表，获得最小线长向量；通过完备最优斯坦纳树查找表，构建完备最优斯坦纳树；通过完备最优斯坦纳树构建最小矩形斯坦纳树；通过建立多层查找表，对潜在最小线长向量查找表和完备最优斯坦纳树查找表进行数据压缩。本发明专利技术的基于查找表的完备最优斯坦纳树构建方法，以极小的储存空间提供了快速构建所有可能最小矩形斯坦纳树的方法，给布线工具提供了足够的自由度，以快速得到不同环境下最优的最小矩形斯坦纳树。下最优的最小矩形斯坦纳树。下最优的最小矩形斯坦纳树。

【技术实现步骤摘要】
一种基于查找表的完备最优斯坦纳树构建方法


[0001]本专利技术涉及电子设计自动化（Electronic Design Automation，EDA）
，特别是涉及一种基于查找表的完备最优斯坦纳树构建方法。

技术介绍

[0002]随着超大规模集成电路的生产工艺向深亚微米、纳米尺度推进，集成电路的规模越来越大，系统越来越复杂。这也给电子设计自动化（EDA）工具带来了新的挑战。特别是对集成电路物理设计(Physical Design)工具的性能和运行速度提出了新的要求。
[0003]最小矩形斯坦纳树(Rectilinear Steiner minimal tree, RSMT)是通过添加额外节点(steiner point，斯坦纳点)，使得连接给定节点(Pin)集合的曼哈顿距离最短的树。在超大规模集成电路的设计中，最小矩形斯坦纳树的构建是一个基础问题。其可以应用于电路设计的多个阶段。在电路设计早期，如物理综合，布局规划，连线规划，和布局阶段，最小矩形斯坦纳树可以用来评估线长，布线拥塞度和互连线延迟。在全局和具体布线阶段，其可以用来构建单个网格的拓扑结构。
[0004]最小矩形斯坦纳树的生成是一个NP完成问题。因此，实践中往往通过两个方向来求解该问题。一个是改变问题类型，通过求解矩形最小生成树(Rectilinear Minimum Spanning Tree, RMST)或者单主干斯坦纳树(Single
‑
Trunk Steiner Tree, STST)，来构建网络连接拓扑结构。该类方法在运行时间方面有一定优势，但是线长优化方面的质量不佳。另一个求解方向是通过优化最小矩形斯坦纳树的求解算法，以得到近优化解。该类方法得到的结果在线长方面可以得到最优或者近似最优解，但是一般需要大量的运行时间。
[0005]FLUTE(Fast Lookup Table Estimation, FLUTE)是在运行速度和线长优化准确度方面都很优秀的最小矩形斯坦纳树构建算法。对于节点个数较少的网络，FLUTE通过预先计算好的查询表来快速且准确的构建最小矩形斯坦纳树。根据各个节点的相对位置，所有节点数为n的网络可以被划分为n!组。对于某一个特定分组，其最小矩形斯坦纳树可以通过潜在最小线长向量(Potentially Optimal Wirelength Vectors, POWV)查询得到。每个潜在最小线长向量由Hanan网格(Hanan grid)中相邻节点间距离的线性组合构成。在集成电路设计过程中，对于给定的网络，根据潜在最小向量可以计算得到最小线长的向量，并可以查表得到对应的潜在最小斯坦纳树(Potentially Optimal Steiner Tree, POST)。
[0006]上述FLUTE算法中，受限于储存查找表的硬盘空间和读入后的内存空间，对应每个潜在最小限量，只能得到一个潜在最小斯坦纳树。而且该最小斯坦纳树中的斯坦纳点必然在Hanan网格的交叉点上。单一的最小斯坦纳树选择完全无法满足集成电路设计中的复杂环境和多网络优化的需求。

技术实现思路

[0007]为了解决现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种基于查找表的完备最优斯坦纳树构建方法，通过查找表快速得到给定网络节点集合的完备最优斯坦纳树。进而，
使用完备最优斯坦纳树可以快速构造出所有的最小矩形斯坦纳树，以供布线工具选择。
[0008]为实现上述目的，本专利技术提供的基于查找表的完备最优斯坦纳树构建方法，包括以下步骤：计算节点集合对应标号；通过潜在最小线长向量查找表，获得最小线长向量；通过完备最优斯坦纳树查找表，构建完备最优斯坦纳树；通过完备最优斯坦纳树构建最小矩形斯坦纳树；通过建立多层查找表，对潜在最小线长向量查找表和完备最优斯坦纳树查找表进行数据压缩。
[0009]进一步地，所述计算节点集合对应标号的步骤，还包括，建立节点相对位置和标号之间的映射，并以所述标号作为潜在最小线长查找表和完备最优斯坦纳树的查表入口。
[0010]进一步地，所述建立节点相对位置和标号之间的映射的步骤，还包括，采用如下计算公式：，其中，n为大于1的正整数， i为所有0到n
‑
1的整数，j为i+1到n
‑
1的所有整数，p
i
为第i个节点标号， p
j
为第j个节点标号。
[0011]进一步地，所述通过潜在最小线长向量查找表，获得最小线长向量的步骤，还包括，将构成最小矩形斯坦纳树的线长向量作为潜在最小线长向量；通过潜在最小线长查找表，得到所有的潜在最小线长向量；根据节点的实际坐标，计算得到最小线长向量；将最小线长向量作为完备最优斯坦纳树的查表入口。
[0012]进一步地，还包括，对于所述潜在最小线长查找表中同一标号下的潜在最小线长向量，只记录相对于上一个潜在最小线长向量的增加值和减少值。
[0013]进一步地，所述通过完备最优斯坦纳树查找表，构建完备最优斯坦纳树的步骤，还包括，以标号和潜在最小线长向量作为查找表入口，通过完备最优斯坦纳树查找表，得到完备最优斯坦纳树。
[0014]进一步地，所述完备最优斯坦纳树，包括，区间数值、节点，以及边，其中，所述区间数值，由最小值和最大值构成，分别对应Hanan网格中网格线的横坐标或纵坐标；所述节点，由两个所述区间数值构成，分别表示节点的横坐标和纵坐标；所述边，由两个节点和一个边类型构成。
[0015]更进一步地，所述通过完备最优斯坦纳树构建最小矩形斯坦纳树的步骤，还包括，所述完备最优斯坦纳树通过改变区间数值的值和连接非对齐边的不同走线方式，构造最小矩形斯坦纳树。
[0016]为实现上述目的，本专利技术还提供一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器
上储存有在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序时执行如上文所述的基于查找表的完备最优斯坦纳树构建方法的步骤。
[0017]为实现上述目的，本专利技术还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序运行时执行如上文所述的基于查找表的完备最优斯坦纳树构建方法的步骤。
[0018]本专利技术的基于查找表的完备最优斯坦纳树构建方法，与现有技术相比较，具有以下有益效果：本专利技术提出了完备最优斯坦纳树这一新型的数据结构，该数据结构可以通过变量的不同取值，快速构建出所需的最小矩形斯坦纳树，而且构建出的斯坦纳点不局限于Hanan网格的交叉点；利用快速的查找表，以得到给定节点集合对应的完备最优斯坦纳树；本专利技术以极小的储存空间提供了快速构建所有可能最小矩形斯坦纳树的方法，可以给布线工具提供了足够的自由度，以快速得到不同环境下最优的最小矩形斯坦纳树。
[0019]本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。
附图说明
[0020]附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，并与本专利技术的实施例一起，用于解本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于查找表的完备最优斯坦纳树构建方法，包括以下步骤：计算节点集合对应标号；通过潜在最小线长向量查找表，获得最小线长向量；通过完备最优斯坦纳树查找表，构建完备最优斯坦纳树；通过完备最优斯坦纳树构建最小矩形斯坦纳树；通过建立多层查找表，对潜在最小线长向量查找表和完备最优斯坦纳树查找表进行数据压缩。2.根据权利要求1所述的基于查找表的完备最优斯坦纳树构建方法，其特征在于，所述计算节点集合对应标号的步骤，还包括，建立节点相对位置和标号之间的映射，并以所述标号作为潜在最小线长查找表和完备最优斯坦纳树的查表入口。3.根据权利要求2所述的基于查找表的完备最优斯坦纳树构建方法，其特征在于，所述建立节点相对位置和标号之间的映射的步骤，还包括，采用如下计算公式：，其中，n为大于1的正整数，i为所有0到n
‑
1的整数，j为i+1到n
‑
1的所有整数，p
i
为第i个节点标号，p
j
为第j个节点标号。4.根据权利要求1所述的基于查找表的完备最优斯坦纳树构建方法，其特征在于，所述通过潜在最小线长向量查找表，获得最小线长向量的步骤，还包括，将构成最小矩形斯坦纳树的线长向量作为潜在最小线长向量；通过潜在最小线长查找表，得到所有的潜在最小线长向量；根据节点的实际坐标，计算得到最小线长向量；将最小线长向量作为完备最优斯坦纳树的查表入口。5.根据权利要求4所述的基于查找表的完备最优斯坦纳树构建方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢春蕾，陈刚，姜阳田，
申请(专利权)人：南京集成电路设计服务产业创新中心有限公司，
类型：发明
国别省市：