非曼哈顿结构下VLSI多层总体布线算法研究
结题报告
批准号:
11271002
项目类别:
面上项目
资助金额:
66.0 万元
负责人:
陈国龙
依托单位:
学科分类:
A0406.离散优化
结题年份:
2016
批准年份:
2012
项目状态:
已结题
项目参与者:
郭文忠、陈振、刘耿耿、刘延华、林兵、温斌、林炫炀
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中文摘要
总体布线是物理设计中极为重要的一个环节。非曼哈顿结构带来物理设计诸多性能的提高,该结构的引入和多层工艺的普及,使得总体布线算法更为复杂,且目前研究工作只就某些局部目标展开,缺乏一个该结构下有效完整的多层总体布线方案。为此,本课题研究在非曼哈顿结构下高效的VLSI多层总体布线器的构建:(1)利用X结构Steiner树的几何性质,定义其编解码方式和操作算子,继而构造X结构Steiner最小树;(2)定义不同程度的拥挤区域为权重各异的障碍物,融入惩罚机制,构建X结构绕障Steiner树,并利用分治思想和整数规划模型,构建拥挤线网的重布方法;(3)将缓冲器插入问题转换成求解最小半径最小代价生成树,构造求解该问题的多目标粒子群优化算法,以期优化时延;(4)定义线网顺序的评价函数,分析串扰的计算方法,构造同时优化串扰和通孔数的X结构层分配多目标粒子群优化算法,以还原之前映射到平面上的多层总体布线资源。
英文摘要
Global routing is one of the most important steps in physical design. The introduction of non-Manhattan Architecture can improve many performance standards of the chip in physical design, such as wire length, via or channel height. The proposed non-Manhattan Architecture and pervasive multilayer technology make the global routing problem be more complex. Besides, the recent research working on non-Manhattan global routing had only focused on certain local goals, however, which still lack an effective and complete multilayer global routing algorithm in non-Manhattan Architecture. For this reason, we will study the construction of an efficient VLSI multilayer global router in the non-Manhattan Architecture: (1) We take full advantage of the X-based Steiner tree and use the new encoding and decoding schemes for the X-based Steiner tree. Considering the problem with the new encoding, here we design the new operators and then construct X-based Steiner minimum tree; (2) We view varying degrees of congested areas as differ power of obstacles and integrate punishment mechanism into the objective function, and then construct obstacle-avoiding X-based Steiner tree. And on that basis we reroute the congested nets combining Divide and Conquer with Integer Programming model; (3) Buffer insertion problem is converted to the construction of minimum-cost spanning tree with a minimum radius (MRMCST). Then we design a multi-objective algorithm based on discrete Particle Swarm Optimization (PSO) for MRMCST to optimize the delay; (4) We design evaluation function to order the nets and analyze the method of calculating crosstalk. Then we design a multi-objective algorithm based on discrete PSO for X-based layer assignment to optimize the crosstalk and via. By doing so, we can restore the multilayer global routing resources in the plane to the multilayer framework.
总体布线是VLSI物理设计中极为重要的一个环节。非曼哈顿结构的提出为物理设计带来诸多性能的提高,但该结构的引入和多层工艺的普及,使得总体布线问题更为复杂,且目前研究工作只就某些局部目标展开,缺乏一种该结构下有效完整的总体布线方案。正是在这样的背景下,本项目对非曼哈顿结构VLSI总体布线相关问题展开一些研究工作,选取X结构作为非曼哈顿结构的代表,完成的主要工作如下:(1)基于多目标PSO和Elmore时延模型提出了一种构建时延驱动X结构Steiner树的有效算法,从而有助于性能驱动X结构总体布线问题的研究。(2)绕障Steiner最小树的构建是VLSI物理设计中一个极为重要问题,为此,提出一种基于粒子群优化的有效算法用于求解X结构下的绕障Steiner最小树问题。考虑到粒子群优化算法存在收敛速度慢的不足,进一步设计一种四步骤的高效启发式算法用于求解该问题。(3)针对ML-OAXSMT问题,以最小化布线总代价为目标,并同时考虑到通孔数的优化,提出了一种基于PSO算法和惩罚机制的ML-OAXSMT构建算法。为了进一步提高求解多ML-OAXSMT问题的算法质量,基于查找表的思想,提出了一种高效的绕障策略,可以准确获得多层环境下的Steiner点位置,从而构建一棵高质量的ML-OAXSMT。(4) 针对X结构下的总体布线问题,提出一种基于ILP模型、划分策略及PSO等技术的高质量X结构总体布线算法。.本项目进一步扩宽研究思路,针对曼哈顿结构下绕障Steiner树构建问题并且将PSO扩展应用于VLSI电路划分阶段,主要完成以下工作:(1)研究了电压转换速率的计算模型和RSMT-RERR问题中的电压转换速率约束,基于SPCF算法框架提出考虑电压转换速率约束的直角Steiner树构造算法。(2)研究了ML-OARSMT问题的特征,提出了该问题布线图的构造方法。考虑避开障碍和连通相邻层,选择了三种类型候选通孔位置。 (3)电路划分作为VLSI物理设计中的首个关键环节,通过附加考虑时延因素,构造了电路划分的多目标问题模型,引入局部搜索策略以及基于小生境技术的表现型共享粒子评价机制,设计了一个求解多目标电路划分问题的混合DPSO。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:--
发表时间:2015
期刊:计算机辅助设计与图形学学报
影响因子:--
作者:刘耿耿;郭文忠;陈国龙
通讯作者:陈国龙
XGRouter: high-quality global router in X-architecture with particle swarm optimization
XGRouter:采用粒子群优化的 X 架构高质量全局路由器
DOI:10.1007/s11704-015-4017-1
发表时间:2015-07
期刊:Frontiers of Computer Science
影响因子:4.2
作者:Wenzhong Guo;Rongrong Li;Yuzhen Niu;Guolong Chen
通讯作者:Guolong Chen
DOI:--
发表时间:2016
期刊:Science China Information Sciences
影响因子:--
作者:Xing Huang;Wenzhong Guo;Genggeng Liu;Guolong Chen
通讯作者:Guolong Chen
A PSO-based timing-driven Octilinear Steiner tree algorithm for VLSI routing considering bend reduction
考虑弯曲减少的基于 PSO 的时序驱动 Octilinear Steiner 树 VLSI 布线算法
DOI:10.1007/s00500-014-1329-2
发表时间:2014-06
期刊:Soft Computing
影响因子:4.1
作者:Wenzhong Guo;Yuzhen Niu;Guolong Chen;Xing Huang
通讯作者:Xing Huang
Obstacle-Avoiding Algorithm in X-Architecture Based on Discrete Particle Swarm Optimization for VLSI Design
基于离散粒子群优化的超大规模集成电路设计X架构避障算法
DOI:10.1145/2699862
发表时间:2015-02-01
期刊:ACM TRANSACTIONS ON DESIGN AUTOMATION OF ELECTRONIC SYSTEMS
影响因子:1.4
作者:Huang, Xing;Liu, Genggeng;Chen, Guolong
通讯作者:Chen, Guolong
非曼哈顿结构下带粒子群优化的VLSI总体布线算法研究
  • 批准号:
    11141005
  • 项目类别:
    专项基金项目
  • 资助金额:
    10.0万元
  • 批准年份:
    2011
  • 负责人:
    陈国龙
  • 依托单位:
超大规模集成电路物理设计中多目标优化问题的粒子群优化算法研究
  • 批准号:
    10871221
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    26.0万元
  • 批准年份:
    2008
  • 负责人:
    陈国龙
  • 依托单位:
高速网络环境下的内容分析研究
  • 批准号:
    60673161
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    7.0万元
  • 批准年份:
    2006
  • 负责人:
    陈国龙
  • 依托单位:
国内基金
海外基金