【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及集成电路计算机辅助设计，尤其是基于线网优化的流式微流控生物芯片架构综合方法。
技术介绍
1、cfmbs的架构综合包括三个步骤：高层次综合、布局和布线。在cfmbs的高层次综合阶段，通常把生化反应建模为序列图g(o,e)，如图1所示。根据序列图，在此阶段完成两个目标：(1)形成一种绑定方案其中，表示操作oi的第j个流体输入任务，p∈p代表一条完整的流体运输路径，由多个连接对组成。(2)调度方案：确定每个操作以及该操作的液体输入任务的时间。
2、如何采用更为优化的方法来达到上述目标，是一个研究方向。
技术实现思路
1、本专利技术提出基于线网优化的流式微流控生物芯片架构综合方法，能得到最小化通道总长度、交叉点数量、液体运输任务冲突的cfmbs芯片架构。
2、本专利技术采用以下技术方案。
3、基于线网优化的流式微流控生物芯片架构综合方法，所述方法用于生成最小化通道总长度、交叉点数量、液体运输任务冲突的cfmbs芯片架构，包括以下步骤；
4、步骤s1、针对生物芯片运行的高层次综合阶段，对流路径进行分时复用以减少组件互连需求，并通过细粒度的绑定来得到精确的绑定结果和对流路径进行分时复用调度结果；
5、步骤s2、根据精确的绑定结果以及流路径特征，执行基于端口相关度的端口布局策略，再基于二次线长布局方法对生物芯片组件进行布局；
6、步骤s3、在布线阶段，基于最小冲突布线方法生成流通道来减少液体运输任务之间的冲突，
7、步骤s1中，在高层次综合阶段，采用考虑组件互连需求的高层次综合方法，参照生物芯片的效率与成本，根据流路径的特点，进行精确的绑定，对已有的流路径进行复用，通过减少连接对数量优化线网，在不增加生化反应总时间的基础上减少组件与端口、组件与组件所形成的连接对的数量。
8、所述高层次综合方法具体为：
9、基于给定的序列图g(o,e)，在高层次综合阶段依据流路径的特性，对流路径和连接对进行复用来减少组件互连需求；使用列表调度方法确定组件接口与组件接口、组件接口与端口的连接，进行每个流体运输任务的绑定以及存储任务的绑定；并通过考虑减少组件互连需求对线网进行优化；
10、列表调度方法为每个操作计算优先级，所有操作根据优先级加入到执行队列中。操作oi的优先级qi如公式一所示。
11、qi＝texeci+hi×(max(qj)+tc),oj∈child(oi) 公式一；
12、其中，texeci是操作oi的执行时间，hi是一个01变量，当hi的值为零时代表oi操作没有子操作，tc是液体运输时间；
13、本步骤中，若在高层次综合阶段还未生成cfmbs架构，则tc被设置成一个固定值；child(oi)代表操作oi的子操作集合；
14、本步骤中，通过把操作与不同的组件进行绑定，来得到不同的组件互连需求；选取组件的策略如下：当一个操作oj是混合操作，其子操作oi也是混合操作时，将oi绑定到执行的组件上来减少一次液体运输任务，以增加效率和减少组件互连需求，对于图1所示的序列图，o2和o6会绑定到同一组件。若非上述情况，则将通过costm函数选择一个代价值最小的组件与操作oi绑定。c是组件的集合。代价值的计算的如公式二所示：
15、costm(oi,m)＝ti,m×c1+fm×c2+pm×c3-connectm×c5+si,m×max_num+max(0,tready(m)-tfinish(parent(oi)))×c4
16、公式二；
17、其中，ti,m表示一个01变量，i表示当前需要选择组件的操作oi，设组件m上一次执行的操作为oj，若oi与oj均为混合操作且这两个操作的子操作是同个操作，ti,m的值为1；fm表示一个01变量，当组件m存在需要运走的液体时，fm的值为1；若组件m中存在的液体是当前操作所需的液体，则无需运走；
18、pm表示一个01变量，若选用组件会生成新的组件互连关系，pm的值为1；tready(m)表示组件m最后一次任务的结束时间；组件m最后一次任务包括操作执行任务、液体运输任务；
19、si,m表示一个01变量，当组件m无法执行操作oi时，si,m的值为1；
20、connectm表示满足以下要求的流路径的数量：该流路径能够将m的液体运输至另一组件；
21、parent(oi)表示操作oi的父操作的集合；tfinish(parent(oi))表示操作所有父操作中的。上式的c1、c2、c3、c4和c5均为常量且是正数，max_num是一个极大值，表示组件m无法执行操作oi时，不会选用组件m执行oi；
22、在确定操作的绑定组件m以后，创建液体运输任务，将oi的父操作的输出液体运输至组件m，而此时组件m若存在液体，则需要将液体进行存储；设组件中的液体为操作oi的输出液体，则该液体在以下两种情况会被运输至下一个组件：情况一、操作oi的子操作oj是混合操作，且该操作的输入液体之一已经在混合器m1中，则将组件m中的液体运输至组件m1中；
23、情况二、存在组件m2满足以下条件：m2中没有液体且m2是oi类型的组件，则将组件m中的液体运输至组件m2中。若不满足上述两种情况，则将液体运输至专用的存储器中；
24、本步骤中，流体运输任务需要完整的运输路径来执行，在为该运输任务分配端口后，为该任务确定调度时间；通过连接对代价函数costc选取最小代价的端口与组件接口、组件接口与组件接口的连接对来组成一条完整的运输路径；costc的计算如公式三所示：
25、
26、其中，t1与t2的表达式如下述公式四所示，表示一个01变量，i1,i2代表端口或组件的接口；
27、若已存在i1与i2的连接对，则，的值为0，否则为1；α和β均为常数；
28、
29、步骤s2中的布局方法根据高层次综合精确的绑定结果，按端口的相关度对端口进行布局，再使用二次线长布局确定组件的具体位置，以充分利用流路径的特点，使生成的布局能减少布线阶段不必要的绕路，来得到更优的cfmbs架构；具体为：
30、设端口被放置在cfmbs的四周，在已知端口坐标的前提下，二次线长布局通过代价函数l(cn)估计线长，并通过求解l(cn)的最小值得到组件的坐标，若得到的解可能会导致组件的重叠，则对该解进行合法化步骤以消除重叠；
31、l(cn)的两个维度被单独考虑并分成x，y两个部分；lx(cn)的计算如公式五所示：
32、
33、其中，cn表示连接对的集合，cnp-m表示由端口与组件接口形成的连接对的集合，cnm-m表示组件接口与组件接口形成的连接对的集合，pxi表示cnp-m中第i个连接对的端口的坐标，mxi表示cnp-m中第i个连本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.基于线网优化的流式微流控生物芯片架构综合方法，其特征在于：所述方法用于生成最小化通道总长度、交叉点数量、液体运输任务冲突的CFMBs芯片架构，包括以下步骤；
2.根据权利要求1所述的基于线网优化的流式微流控生物芯片架构综合方法，其特征在于：步骤S1中，在高层次综合阶段，采用考虑组件互连需求的高层次综合方法，参照生物芯片的效率与成本，根据流路径的特点，进行精确的绑定，对已有的流路径进行复用，通过减少连接对数量优化线网，在不增加生化反应总时间的基础上减少组件与端口、组件与组件所形成的连接对的数量。
3.根据权利要求2所述的基于线网优化的流式微流控生物芯片架构综合方法，其特征在于：所述高层次综合方法具体为：
4.根据权利要求3所述的基于线网优化的流式微流控生物芯片架构综合方法，其特征在于：步骤S2中的布局方法根据高层次综合精确的绑定结果，按端口的相关度对端口进行布局，再使用二次线长布局确定组件的具体位置，以充分利用流路径的特点，使生成的布局能减少布线阶段不必要的绕路，来得到更优的CFMBs架构；具体为：
5.根据权利要求4所述的基于线
6.根据权利要求5所述的基于线网优化的流式微流控生物芯片架构综合方法，其特征在于：步骤S3中，在对某个液体运输任务所绑定的连接对进行布线时，若该连接对未被布线，使用A*方法进行布线5-7行。
7.根据权利要求5所述的基于线网优化的流式微流控生物芯片架构综合方法，其特征在于：步骤S1中，在确定操作的绑定组件m以后创建液体运输任务时，若组件m若存在液体，则将液体进行存储16-17行。
...【技术特征摘要】
1.基于线网优化的流式微流控生物芯片架构综合方法，其特征在于：所述方法用于生成最小化通道总长度、交叉点数量、液体运输任务冲突的cfmbs芯片架构，包括以下步骤；
2.根据权利要求1所述的基于线网优化的流式微流控生物芯片架构综合方法，其特征在于：步骤s1中，在高层次综合阶段，采用考虑组件互连需求的高层次综合方法，参照生物芯片的效率与成本，根据流路径的特点，进行精确的绑定，对已有的流路径进行复用，通过减少连接对数量优化线网，在不增加生化反应总时间的基础上减少组件与端口、组件与组件所形成的连接对的数量。
3.根据权利要求2所述的基于线网优化的流式微流控生物芯片架构综合方法，其特征在于：所述高层次综合方法具体为：
4.根据权利要求3所述的基于线网优化的流式微流控生物芯片架构综合方法，其特征在于：步骤s2中的布局方法根据高层次综合精确的绑定结果，按端口的相关度对端口进行布局，再使用二...
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