[發明專利]基于端口交換技術的用于提升布線速度的FPGA布線方法

有效

• 申請號: 202011023776.7
• 申請日: 2020-09-25
• 公開（公告）號: CN112131813B
• 公開（公告）日: 2022-02-18
• 發明（設計）人: 惠鋒;虞健;董志丹;李卿;季振凱
• 申請（專利權）人: 無錫中微億芯有限公司;中國電子科技集團公司第五十八研究所
• 主分類號: G06F30/347
• 分類號: G06F30/347;G06F30/394;G06F30/398
• 代理公司: 無錫華源專利商標事務所(普通合伙) 32228
• 代理人: 過顧佳;聶啟新

本發明公開了一種基于端口交換技術的用于提升布線速度的FPGA布線方法，涉及FPGA技術領域，該方法在常規的布線流程中構建布線網表之后、在進行全局布線之前加入了重新規劃邏輯單元的過程，在重新規劃邏輯單元的過程中，從可配置邏輯簇實例所連接的每個信號的負載點中選取種子端口，根據種子端口所在的邏輯單元端口組對該信號連接的其他負載點進行端口交換，利用邏輯單元端口等價交換技術，根據布線資源連接盒結構對用戶設計網表中邏輯單元占用的端口進行重新規劃，使規劃后的邏輯單元連接更加符合布線資源架構，從而可以有效減少布線通道和布線開關的占用和協商探路算法中搜索節點的個數，縮減布線運行時間，提升布線效率。

技術領域

本發明涉及FPGA技術領域，尤其是一種基于端口交換技術的用于提升布線速度的FPGA布線方法。

背景技術

FPGA布線是在芯片布局以后，利用器件的可編程互連資源把已經占用的邏輯單元連接起來的過程。FPGA布線的通常流程如下，請參考圖1：(1)根據芯片結構構建計算機可識別的數據結構來描述可編程互連資源以及它們之間的連接關系；(2)加載布局后網表，確定每個邏輯單元在器件上都有一個合法的位置；(3)對布局后的網表進行處理，根據布線模塊特點構建布線網表得到相應的數據結構；(4)進行全局布線，不考慮資源沖突，為布線網表中每一條信號尋找一條最優路徑；(5)進行詳細布線，為布線網表中每一條信號尋找一條有效路徑，且沒有可編程互連資源沖突(相同的點被不同的信號重復使用。

可編程互連資源是FPGA中的各模塊實現信號傳遞的橋梁,用于連接內部可配置邏輯簇(CLC,Configure Logic Cluster)、可編程IO、BRAM等資源，通過該數據傳遞通道使大量可配置資源協同工作。可編程互連資源主要包括開關盒(SWB，Switch Box)、連接盒(CB，Connection Box)和布線通道等，如圖2所示，開關盒位于水平布線通道和垂直布線通道的交匯處，主要實現布線方向的切換和不同布線類型間的切換。連接盒位于可配置邏輯簇的四周，通過開關或者多路選擇器實現可配置邏輯簇的輸入和輸出連接到任意一條水平或者垂直的線道上，連接盒內部提供豐富的布線資源，增加布線的靈活性。用可編程互連資源把已經占用的邏輯單元連接起來的過程本質就是要確定可編程連線資源實際的走線方式。布線器通常使用協商探路算法進行布線，但隨著FPGA器件規模越來越大，用戶設計越來越復雜，導致協商探路算法中搜索節點的個數較多，布線在FPGA應用開發流程中占用大量的運行時間，布線效率的優劣直接影響應用開發效率和用戶使用體驗，因此如何提高布線效率減少布線時間是FPGA設計流程中一個關鍵問題。

發明內容

本發明人針對上述問題及技術需求，提出了一種基于端口交換技術的用于提升布線速度的FPGA布線方法，本發明的技術方案如下：

一種基于端口交換技術的用于提升布線速度的FPGA布線方法，在FPGA布線過程中，在構建布線網表之后、在進行全局布線之前，還包括：

確定可配置邏輯簇實例所連接的N個信號以及每個信號對應的負載點，可配置邏輯簇實例中包括M個邏輯單元，每個邏輯單元分別包括若干個端口；可配置邏輯簇實例包含的所有端口共形成K個邏輯單元端口組，每個邏輯單元端口組包括分別包括M個邏輯單元中的一個端口，每個負載點分別為可配置邏輯簇實例中的一個端口；

從可配置邏輯簇實例的第i個信號對應的所有負載點中選擇一個負載點作為種子端口，i為參數且i的起始值為1；

確定種子端口所在的邏輯單元端口組，并將第i個信號對應的除種子端口之外的其他各個負載點與邏輯單元端口組中的各個端口進行交換，交換的負載點與端口屬于同一個邏輯單元；

令i＝i+1并再次執行從可配置邏輯簇實例的第i個信號對應的所有負載點中選擇一個負載點作為種子端口的步驟，直至i＝N時完成對可配置邏輯簇實例的端口重規劃并更新對應的可配置邏輯簇實例網表以及邏輯表達式；

遍歷布線網表中的各個可配置邏輯簇實例，直至對所有可配置邏輯簇實例完成端口重規劃。