[发明专利]串行等效的FPGA并行布局方法

权利要求书

1. 一种串行等效FPGA的并行布局方法，其特征在于，包括：

（一）并行布局的基本做法

将一次单元移动分成三个阶段：提出、评估、终结；在提出阶段，随机选取一个布局单元，并在一定物理范围内随机找到一个合适的移动位置；在评估阶段，计算布局单元移动前后代价函数的变化值；如果代价函数值变差，那么是否接受该次移动由随机数决定；在终结阶段，如果单元移动被接受，那么引起的数据变化被提交到全局的布局结果，如果单元移动被拒绝，那么引起的数据变化被回滚；

对于单元移动，包括一个主线程和多个子线程，利用主线程来进行提出和终结的任务，利用多个子线程同时评估多个单元的移动；并行发生在内循环阶段，由主线程和子线程同时工作，保证有多个单元移动同时执行；

其中，一次布局移动经由主线程和子线程分别处理，为了提高处理效率，将一次布局移动封装为一个完整的数据结构，即一个单元移动的整个过程都存储在一个数据结构中；该数据结构包括三个部分：

该次单元移动涉及的数据、任务，一个指示该次单元移动是否评估完成的标识；这个标识在子线程完成该次单元移动的评估后设置，主线程之后通过检查该标识来判断评估阶段是否完成，只有评估完成的单元移动，才能够被终结。

2. 根据权利要求1所述串行等效FPGA的并行布局方法，其特征在于，还包括：

（二）并行冲突的检测与处理

多个单元移动的并行执行会带来三种冲突：（a）同一单元移动到不同位置；（b）不同单元移动到同一位置；（c）各个单元移动间共享线网；为此，

采用“标签”法在单元移动的提出阶段进行冲突的检测，即主线程标记每次单元移动占用的单元、线网、位置；如果要标记的资源已经被标记，冲突就会发生；这里不仅要标记资源是否被占用，还要标记被哪次单元移动占用，便于后续的冲突处理；这些标记在终结阶段被清除；

主线程首先进行单元移动的提出，如果检测到冲突，则切换到终结任务，消除冲突；通过主线程任务的切换，保证所有子线程上并行执行的、需要评估的单元移动都是无冲突的；

为了避免冲突的单元移动需要重新提出，将单元移动的提出阶段细分为四个步骤：

单元移动的提出阶段被细分为四个步骤：

步骤1：选取一个单元，检测是否有资源被标记，如果为否，直接进入步骤2，如果为是，则切换到终极任务，消除冲突，进入步骤2；

步骤2：选取要移送的位置，检测是否有资源被标记，如果为否，直接进入步骤3，如果为是，则切换到终极任务，消除冲突，进入步骤3；

步骤3：寻找所有受影响的单元或线网，检测是否有资源被标记，如果为否，直接进入步骤4，如果为是，则切换到终极任务，消除冲突，进入步骤4；

步骤4：标记所有资源，完成单元移动的提出。

3. 根据权利要求2所述串行等效FPGA的并行布局方法，其特征在于，还包括：

（三）数据存储的并行架构设计

针对多个单元移动同时在多个子线程评估时，它们评估完成的顺序是不确定的这情况，将数据存储的并行架构分为两个部分：一个是主线程与数据队列1，一个是子线程与数据队列2；其中：

队列1用来存放单元移动的队列，该队列的使用可以让各个单元移动有序进出，保证单元移动产生的顺序与终结的顺序相同；当主线程提出一个单元移动时，进行冲突检测；如果没有冲突，那么主线程将该单元移动包括相应的数据结构提交到队列1，将单元移动的评估任务提交到队列2；如果有冲突，主线程将切换到终结任务来解决冲突；

队列2用来缓冲评估任务，该队列可以在子线程繁忙时存储等待的评估任务，提高子线程工作效率；当子线程空闲时，从队列2的尾部取出一个评估任务，当评估完成后，子线程设置单元移动数据结构中对应的标识位。

4.根据权利要求3所述串行等效FPGA的并行布局方法，其特征在于，具体操作步骤如下：

主线程：

步骤一，处理输入的打包后电路网表；

步骤二，进行随机的初始化布局；

步骤三，产生N个子线程，创建数据队列1，用来存储单元移动，创建任务队列2，用来存储评估任务；

步骤四，计算初始的退火温度T；

步骤五，判断温度T是否满足退出条件；如果满足，执行步骤十七；如果不满足，执行步骤六；

步骤六，设置内循环次数Inner_num为0；

步骤七，判断内循环次数是否达到设定值；如果达到，执行步骤八；如果未达到，执行步骤九；

步骤八，终结完队列1中剩余的单元移动，更新退火温度T , 转回步骤五；

步骤九，选取一个单元，检查该单元是否被标记；如果被标记，转到步骤十；如果没有被标记，转到步骤十一；

步骤十，从队列2的尾部不断取出单元进行终结，直到所有冲突的单元全部终结，转到步骤十一；

步骤十一，选取要移动到的位置，检查位置是否被标记；如果被标记，转到步骤十二；如果没有被标记，转到步骤十三；

步骤十二，从队列2的尾部不断取出单元进行终结，直到所有冲突的单元全部终结，转到步骤十三；

步骤十三，寻找所有受影响的线网或单元，检查这些单元或线网是否被标记；如果被标记，转到步骤十四；如果没有被标记，转到步骤十五；

步骤十四，从队列2的尾部不断取出单元进行终结，直到所有冲突的单元全部终结，转到步骤十五；

步骤十五，标记该次单元移动占用的所有资源，完成单元移动的提出；

步骤十六，将新的单元移动提交到队列1，将对应的评估任务提交到队列2，将内循环次数Inner_num加一，转回步骤七；

步骤十七，销毁所有子线程，结束并行布局，输出布局后的电路网表；

其中，在子线程产生后开始执行下面步骤：

步骤1，尝试从队列2中取出一个单元移动的评估任务；如果失败，执行步骤2；如果成功，执行步骤3；

步骤2，子线程会休眠短暂时间，队列2不为空时，子线程被通知苏醒，转回步骤1；

步骤3，执行评估任务，并将单元移动相应数据结构中的标识位设置，转回步骤1。