[发明专利]基于元胞自动机和赋权超图的大规模集成电路划分方法

摘要

本发明涉及一种基于元胞自动机和赋权超图的大规模集成电路划分方法，其采用赋权超图对电路进行数学建模，将电路线网转换到赋权超图，并保存为赋权超图文件；然后启动基于元胞自动机的赋权超图划分程序，对生成的赋权超图进行划分；最后依据赋权超图的划分结果，修改电路对应的线网，并通过遍历修改后的线网，将得到的电路划分结果以硬件描述语言存储在电路描述文件中。采用本发明的基于元胞自动机和赋权超图的大规模集成电路划分方法，不仅仅有效地提高了电路划分的效率，还显著地提高了电路划分的性能，具有较好的实用性。

主权项

一种基于元胞自动机和赋权超图的大规模集成电路划分方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤1，用硬件描述语言描述该电路，生成该电路的源代码；步骤2，词法分析，从左到右一个个读入该电路的源代码，对构成源代码的字符流进行扫描和分解，从而识别出一个个单词；步骤3，语法分析，在词法分析的基础上将单词序列分解成各类语法短语，依据硬件描述语言的语法规则，确定整个字符流是否构成一个语法上正确的硬件描述语言程序；步骤4，语义分析，在语法分析的基础上审核源代码有无语义错误，为中间代码生成阶段收集类型信息；步骤5，中间代码生成，在语法分析和语义分析的基础上，将源代码生成中间代码，用内部中间格式表示；步骤6，赋权超图文件生成，基于中间代码构造文本描述的电路对应的线网，经过电路线网到赋权超图的转换之后，保存为赋权超图文件；步骤7，赋权超图划分，启动基于元胞自动机的赋权超图划分程序，读取赋权超图文件，采用基于元胞自动机的压缩存储格式对赋权超图进行存储，对生成的赋权超图进行划分，将最终得到的划分结果存储在赋权超图划分文件中；步骤8，修改线网，在检测到基于元胞自动机的赋权超图划分程序完成划分之后，从赋权超图划分文件中读取相应的划分结果，根据划分结果修改电路对应的线网；步骤9，电路输出，遍历修改后的线网，将得到的电路划分结果以硬件描述语言存储在电路描述文件中；上述的步骤6中，所述的赋权超图文件生成的步骤如下：步骤6.1，基于中间代码构造电路源代码描述电路对应的线网，生成完整电路线网；一个完整的电路线网看作是一个根模块，它由层次化的子模块实例和电路逻辑单元通过信号互连构成，且每个子模块内部由端口、电路逻辑单元、嵌套子模块的实例通过信号连接构成；步骤6.2， 从根模块开始，递归遍历层次化线网的模块，为每个电路逻辑单元编号；步骤6.3 ，从根模块开始，递归遍历层次化线网的模块，为每个电路逻辑单元之间的信号编号，并确立每个信号x的连接方式，实现到赋权超图的转换；其中，电路线网中的电路逻辑单元用赋权超图的结点表示，电路线网中的信号用赋权超图的超边表示；结点的权值代表电路逻辑单元的大小，超边的权值代表电路逻辑单元之间信号连线的权值；i为赋权超图中结点的编号，取值范围为1到电路线网中电路逻辑单元的总个数n；j为赋权超图中超边的编号，取值范围为1到电路线网中信号的总个数m；步骤6.4， 将转换得到的赋权超图保存为赋权超图文件；上述的步骤7中，所述的基于元胞自动机的赋权超图划分方法的步骤如下：步骤7.1，读取赋权超图文件，采用基于元胞自动机的压缩存储格式对赋权超图进行存储，其中元胞对应于赋权超图中的结点，邻接元胞对应于赋权超图中邻接超边所包含的结点；步骤7.2，元胞初始化，遍历每个元胞并随机给定元胞所处的状态0或1，分别代表元胞对应结点所处的划分子集V1或V2，从而得到初始划分；步骤7.3，初始化二维辅助数组EDG[2][m]，依据初始划分，初始化二维辅助数组EDG[2][m]；步骤7.4，计算初始划分的割切值，依据二维辅助数组EDG[2][m]，快速计算当前划分的割切值；步骤7.5，循环初始化，初始化循环计数器COUNT为0；步骤7.6，遍历每个元胞是否结束，如果访问未结束，即存在当前元胞未被访问，则转步骤7.7；否则访问结束，转步骤7.13；步骤7.7，计算当前元胞的收益值，根据当前元胞的状态和邻接元胞的状态，快速计算当前元胞的收益值；步骤7.8，演化当前元胞状态，如果当前元胞的收益值大于零，当前元胞状态一定从当前状态from翻转到翻转状态to，否则当前元胞状态以一定概率从当前状态from翻转到翻转状态to；步骤7.9，如果当前元胞状态从当前状态from翻转到翻转状态to，则转步骤7.10，否则转步骤7.6；步骤7.10，更新二维辅助数组EDG[2][m]，遍历元胞的所有邻接超边e，执行EDG[from][e]减1操作，EDG[to][e]加1操作；步骤7.11，更新当前划分的割切值，依据二维辅助数组EDG[2][m]，快速计算当前划分的割切值；步骤7.12，更新已找到的最优划分，转步骤7.6；步骤7.13，循环判断，循环计数器COUNT加1，若满足COUNT达到设定演化次数的条件1或者全部元胞都不再改变自身状态的条件2时，执行步骤7.14，否则返回步骤7.6；步骤7.14，运行基于FM‑EE方法的赋权超图划分程序，由于在基于元胞自动机的赋权超图划分过程中，可能违背赋权超图划分问题的平衡约束条件，因此在基于元胞自动机的赋权超图划分所求解的基础上，运行基于FM‑EE方法的赋权超图划分方法，使划分解满足平衡约束条件，从而得到赋权超图划分问题的划分解；步骤7.15，将最终得到的赋权超图划分结果存储在赋权超图划分文件中； 上述的步骤6.3中，所述的确立信号x连接方式的步骤如下：步骤6.3.1，依次处理信号x的每个管脚连接，支持跨层次连接，寻找到连接端的电路逻辑单元y；步骤6.3.2，如果电路逻辑单元y已经存在信号x的连接中，则忽略该电路逻辑单元y；否则在信号x的连接中增加该电路逻辑单元y；上述的步骤7.1中，所述的赋权超图的基于元胞自动机的压缩存储格式如下：步骤7.1.1，使用ID数组存储元胞对应于赋权超图中结点的编号信息，且ID数组的大小为赋权超图中的结点个数；步骤7.1.2，使用state数组存储元胞的状态信息，且state数组的大小为赋权超图中的结点个数；步骤7.1.3，使用vwgts数组存储元胞对应于赋权超图中结点的权值信息，且vwgts数组的大小为赋权超图中的结点个数；步骤7.1.4，使用xadj数组存储每个结点所有邻接超边列表的起始位置信息，即第i条结点的终止位置为第i+1条结点的起始位置减1，且xadj数组的大小为赋权超图中的结点个数加1， xadj数组最后一个元素用于存放最后一条结点的终止位置；步骤7.1.5，使用adjncy数组存储每个结点所有邻接超边的列表信息，第i条结点的邻接超边列表存储在adjncy数组中，从adjncy[xadj[i]]到adjncy[xadj[i+1]‑1]；步骤7.1.6，使用eptr数组存储每条超边所包含的结点列表的起始位置信息，即第j条超边的终止位置为第j+1条超边的起始位置减1，且eptr数组的大小为赋权超图中的超边个数加1， eptr数组最后一个元素用于存放最后一条超边的终止位置；步骤7.1.7，使用eind数组存储每条超边所包含结点的列表信息，第j条超边的邻接结点列表存储在eind数组中，从eind[eptr[j]]到eind[eptr[j+1]‑1]；步骤7.1.8，使用hewgts数组存储超边的权值信息，且hewgts数组的大小为赋权超图中的超边个数；上述的步骤7.3中，所述的初始化二维辅助数组EDG[2][m]的步骤如下：步骤7.3.1，二维辅助数组EDG[2][m]清零；步骤7.3.2，读取eptr数组和eind数组存储的每条超边所包含的结点信息，基于初始划分计算每条超边在划分子集V1和V2的结点个数，即二维辅助数组EDG[2][m]的两行分别存放每条超边在划分子集V1和V2的结点个数；上述的步骤7.4和步骤7.11中，所述的快速计算当前划分的割切值的步骤如下：步骤7.4.1，划分割切值清零；步骤7.4.2，遍历每条超边是否结束，如果访问未结束，即存在超边e未被访问，则转步骤7.4.3；否则访问结束，返回划分割切值；步骤7.4.3，如果满足EDG[0][e] ≥1的条件1和EDG[1][e]≥1的条件2时，意味着超边e在划分子集V1和V2的结点个数都大于等于1，即可判定超边e是两栖边，并将划分割切值累加上当前超边的权值；否则判定超边e不是两栖边，划分割切值不变；步骤7.4.4，转步骤7.4.2；上述的步骤7.7中，所述的快速计算当前元胞收益值的步骤如下：步骤7.7.1，元胞收益值清零；步骤7.7.2，读取元胞的当前状态from和翻转状态to；步骤7.7.3，遍历元胞的所有邻接超边e，若二维数组EDG[from][e]值为1，则将收益值加上超边e的权值；若二维数组EDG[to][e]值为0，则将收益值减去超边e的权值；步骤7.7.4，返回元胞收益值。