一种基于边移动的完备最优斯坦纳树查找表构建方法技术

一种基于边移动的完备最优斯坦纳树查找表构建方法，包括以下步骤：计算标号对应节点集合；通过潜在的最小矩形斯坦纳树，构建最小线长向量查找表；对潜在的最小矩形斯坦纳树采用边移动算法，构建完备最优斯坦纳树；通过完备最优斯坦纳树，构建完备最优斯坦纳树查找表；通过建立多层查找表，压缩最小线长向量查找表和完备最优斯坦纳树查找表。本发明专利技术通过边移动算法，找到所有的潜在的斯坦纳点，能够快速找到所有的潜在最小矩形斯坦纳树并存储至查找表，构建完备最优斯坦纳树查找表，进而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。环境下最优的最小矩形斯坦纳树。环境下最优的最小矩形斯坦纳树。

【技术实现步骤摘要】
一种基于边移动的完备最优斯坦纳树查找表构建方法


[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边移动的完备最优斯坦纳树查找表构建方法。

技术介绍

[0002]随着集成电路的生产工艺尺度不断进步，内部结构也变得越来越复杂。物理设计可靠性成为集成电路设计成功与否的关键，在布线阶段中考虑拥堵性成为极其重要的一环，对电子设计自动化（Electronic Design Automation，EDA）物理设计（Physical Design）工具要求越来越高。
[0003]在超大规模集成电路设计中，最小矩形斯坦纳树的构建是一个基础性的问题。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。在布线阶段，可以用来构建初始线长和拥堵感知性。在电路设计阶段，如物理综合、布局规划、连线规划和布局阶段，多使用最小矩形斯坦纳树（Rectilinear Steiner minimal tree，RSMT）进行拥堵感知性、线长评估。
[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）是一个基于最小矩形斯坦纳树算法的一个非常快速准确的构建算法。对于节点个数较少的网络，FLUTE通过查询表来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。
[0006]对于某一个特定分组，根据各个节点的相对位置，可以通过映射到Hanan网格（Hanan grid）中得到唯一确定标号，由此可将节点数为n的网络划分为n!组，其最小线长可以通过最小线长向量（Potentially Optimal Wirelength Vectors， POWV）查找表，由此查找完备最优斯坦纳树查找表可得到所有的潜在最小斯坦纳树（Potentially Optimal Steiner Tree，POST）。
[0007]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。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。同时在集成电路设计中，准确高效的构建完备最优斯坦纳树是提高布线、布局工具结果精确度的必备选项。

技术实现思路

[0008]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边移动的完备最
优斯坦纳树查找表构建方法，通过边移动得到给定网络节点集合的完备最优斯坦纳树，存储到完备最优斯坦纳树查找表中。进而，使用完备最优斯坦纳树查找表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。
[0009]为实现上述目的，本专利技术提供的基于边移动的完备最优斯坦纳树查找表构建方法，包括以下步骤：基于给定的标号，计算所述标号对应节点集合；通过潜在的最小矩形斯坦纳树，构建最小线长向量查找表；对潜在的最小矩形斯坦纳树采用边移动算法，构建完备最优斯坦纳树；通过完备最优斯坦纳树，构建完备最优斯坦纳树查找表；通过建立多层查找表，压缩最小线长向量查找表和完备最优斯坦纳树查找表。
[0010]进一步地，所述基于给定的标号，所述计算标号对应节点集合的步骤，还包括，建立节点相对位置和标号之间的映射，计算得到所述节点的集合，并以所述节点的集合作为边移动算法的算法入口。
[0011]进一步地，所述建立节点相对位置和标号之间的映射，计算得到所述节点的集合的步骤，还包括，采用如下计算公式选取节点的坐标值：，其中，h为标号，n为待取坐标值的节点个数，计算结果包括商和余数，商为剩余未取坐标值的位置值，取该位置值上的坐标值为当前节点的坐标值，更新剩余未取坐标值的位置，以余数作为新的标号继续计算选取下一节点的坐标值。
[0012]进一步地，所述通过潜在的最小矩形斯坦纳树，构建最小线长向量查找表的步骤，还包括，在Hanan网格上，将最小矩形斯坦纳树在横向和竖向坐标轴上的垂直投影线段的数量组合作为该最小矩形斯坦纳树的最小线长向量；获得所有潜在的最小矩形斯坦纳树的最小线长向量；简化所述最小线长向量，存储在最小线长向量查找表中。
[0013]进一步地，所述简化所述最小线长向量，存储在最小线长向量查找表中的步骤，还包括，以Hanan网格上的组合半周长向量作为基础线长向量，将第一最小线长向量的各项分别与所述基础线长向量的各项作减法，将非零项的位置记录在最小线长向量查找表中；对于所述最小线长查找表中同一标号下的最小线长向量，记录其相对于上一个潜在最小线长向量的增加值和减少值。
[0014]进一步地，所述边移动算法，包括：判断潜在的最小矩形斯坦纳树的边的移动能力，若所述最小矩形斯坦纳树的边无移动能力，则判断下一条边；移动具有移动能力的边后，判断下一条边的移动能力，直至所述最小矩形斯坦纳树所有可移动的边都完成移动。
[0015]进一步地，所述边的移动能力，包括：若水平边的两个端点竖直向上都有边，则所述水平边具有竖直向上的移动能力；
若水平边的两个端点竖直向下都有边，则所述水平边具有竖直向下的移动能力；若竖直边的两个端点水平向左都有边，则所述竖直边具有水平向左的移动能力；若竖直边的两个端点水平向右都有边，则所述竖直边具有水平向右的移动能力。
[0016]进一步地，所述最小矩形斯坦纳树的数据结构由节点、边构成，其中，节点，包括所述最小矩形斯坦纳树的节点或斯坦纳点在Hanan网格中的横坐标和纵坐标；边，由两个节点和一个边类型构成，所述边类型包括固定线、伸缩线、平移线、伸缩平移线和非对齐边。
[0017]进一步地，所述通过完备最优斯坦纳树，构建完备最优斯坦纳树查找表的步骤，还包括，完备最优斯坦纳树查找表由区间数值、节点、边组成；采用区间数值表示完备最优斯坦纳树的一条可以移动的边；采用不同的数字分别表示固定线、伸缩线、平移线、伸缩平移线和非对齐边五种边类型。
[0018]更进一步地，所述通过建立多层查找表，压缩最小线长向量查找表和完备最优斯坦纳树查找表的步骤，还包括，将第一完备最优斯坦纳树的区间数值、节点和边分别放置在基础空间的基础区间数值、基础节点和基础边中；将最小本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于边移动的完备最优斯坦纳树查找表构建方法，包括以下步骤：基于给定的标号，计算所述标号对应节点集合；通过潜在的最小矩形斯坦纳树，构建最小线长向量查找表；对潜在的最小矩形斯坦纳树采用边移动算法，构建完备最优斯坦纳树；通过完备最优斯坦纳树，构建完备最优斯坦纳树查找表；通过建立多层查找表，压缩最小线长向量查找表和完备最优斯坦纳树查找表。2.根据权利要求1所述的基于边移动的完备最优斯坦纳树查找表构建方法，其特征在于，所述基于给定的标号，计算所述标号对应节点集合的步骤，还包括，建立节点相对位置和标号之间的映射，计算得到所述节点的集合，并以所述节点的集合作为边移动算法的算法入口。3.根据权利要求2所述的基于边移动的完备最优斯坦纳树查找表构建方法，其特征在于，所述建立节点相对位置和标号之间的映射，计算得到所述节点的集合的步骤，还包括，采用如下计算公式选取节点的坐标值：，其中，h为标号，n为待取坐标值的节点个数，计算结果包括商和余数，商为剩余未取坐标值的位置值，取该位置值上的坐标值为当前节点的坐标值，更新剩余未取坐标值的位置，以余数作为新的标号继续计算选取下一节点的坐标值。4.根据权利要求1所述的基于边移动的完备最优斯坦纳树查找表构建方法，其特征在于，所述通过潜在的最小矩形斯坦纳树，构建最小线长向量查找表的步骤，还包括，在Hanan网格上，将最小矩形斯坦纳树在横向和竖向坐标轴上的垂直投影线段的数量组合作为该最小矩形斯坦纳树的最小线长向量；获得所有潜在的最小矩形斯坦纳树的最小线长向量；简化所述最小线长向量，存储在最小线长向量查找表中。5.根据权利要求4所述的基于边移动的完备最优斯坦纳树查找表构建方法，其特征在于，所述简化所述最小线长向量，存储在最小线长向量查找表中的步骤，还包括，以Hanan网格上的组合半周长向量作为基础线长向量，将第一最小线长向量的各项分别与所述基础线长向量的各项作减法，将非零项的位置记录在最小线长向量查找表中；对于所述最小线长查找表中同一标号下的最小线长向量，记录其相对于上一个潜在最小线长向量的增加值和减少值。6.根据权利要求1所述的基于边移动的完备最优斯坦纳树查找表构建方法，其特征在于，所述边移动算法，包括：判断潜在的最小矩形斯坦纳树的边的移动能力，若所述最小矩形斯坦纳树的边无移动能...

【专利技术属性】
技术研发人员：祁光辉，陈刚，谢春蕾，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：