[发明专利]一种基于最大流算法的FPGA布局合法化方法

说明书

本发明公开了一种基于最大流算法的FPGA布局合法化方法，涉及FPGA技术领域，该方法按照FPGA的初始布局状态确定各个线网的线长，对初始布局状态进行抽象建立剩余图并利用线长对剩余图中由非法节点和空置位置之间的关系抽象形成的有向边进行赋值作为边的花费，基于最小花费最大流算法对所述剩余图进行求解得到各个非法节点的合法位置，并将各个非法节点摆放至对应的合法位置处即能完成布局合法化；该方法将最大流算法应用于二次线性规划算法的合法化部分，使原本不具有导向性的合法化流程变得具有导向性，并在一定程度上提高了最终解的质量，使得合法化后的线长更短、布局结果更优。

技术领域

本发明涉及FPGA技术领域，尤其是一种基于最大流算法的FPGA布局合法化方法。

背景技术

现场可编程逻辑门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)是一种在日用家电、大型机械乃至航空航天都有广泛使用的芯片。FPGA芯片的使用离不开电子设计自动化(Electronic Design Automation，EDA)工具。布局则是EDA工具中重要的一环，其对EDA工具本身运行速度、所处理电路的最终质量有着很大影响。

近年来，FPGA芯片的电路规模快速增长，使其功能更加强大，但同时也给相应的EDA工具带来了挑战。解析型的算法以其可以使用数学方法快速求得全局最优解的特性成为当今布局算法的主流方向之一。二次线性规划算法是解析型算法的一种，其在具体应用于解决布局问题的时候体现出了快速求解的特性，但在求解完成后，依然存在不合法的布局，比如常见的存在重叠的节点，因此需要再次进行合法化操作。

传统的合法化操作使用简单的就近放置原则来处理非法节点，也即基于曼哈顿距离图在非法节点的周围寻找一个最近的合法位置，如图1所示，中心位置0为非法节点所在的位置，与其直接相连的上、下、左、右四个位置距离标记为1，与1再直接相连的位置距离标记为2，依次类推得到的图即为曼哈顿距离图。现有的合法化操作依据曼哈顿距离图由近及远依次寻找空置的合法位置来放置当前非法节点。这种做法虽然简单易行但不具备任何导向性，而且在选取的时候也存在以下问题，比如：以曼哈顿距离标记位置距离，距离近的位置是否能一定优于距离远的位置？相同曼哈顿距离的位置有多个，这些位置是否优劣相同？这些问题导致原始的合法化流程虽然能快速的将非法布局合法化，却不能兼顾合法化后的布局质量问题，往往导致最终的解不尽如人意。

发明内容

本发明人针对上述问题及技术需求，提出了一种基于最大流算法的FPGA布局合法化方法，本发明的技术方案如下：

一种基于最大流算法的FPGA布局合法化方法，该方法包括：

按照FPGA的初始布局状态确定各个线网的线长，初始布局状态包括若干个被指定摆放于FPGA的合法位置上的合法节点、若干个未被指定合法位置的非法节点以及FPGA上的若干个空置位置，合法节点和非法节点均为布局网表中的一个可布单元，合法位置是FPGA上已被指定给一个可布单元的布局位置，空置位置是FPGA上未被指定给任何可布单元的布局位置；

对初始布局状态进行抽象建立剩余图，剩余图至少包括对初始布局状态中各个非法节点和各个空置位置抽象形成的图形节点、以及对非法节点和空置位置之间的关系抽象形成的对应的图形节点之间的第一有向边；

使用对应的线网的线长对剩余图中的各条第一有向边进行赋值得到各条第一有向边的花费；

基于最小花费最大流算法对剩余图进行求解并更新剩余图直至得到流最大且在相同流量情况下花费最小的剩余图，确定最终得到的剩余图中各个非法节点的合法位置为同一路径中的空置位置；

得到各个非法节点的合法位置，并将各个非法节点摆放至对应的合法位置处、完成对FPGA的布局合法化。

其进一步的技术方案为，对初始布局状态进行抽象建立剩余图，包括：