随着集成电路的制造工艺步入纳米时代,芯片中的元件越来越多,使得布线的难度越来越高。因此,布线已成为超大规模集成电路物理设计中最亟待解决的问题之一。通常,布线分为全局布线和详细布线两个阶段。全局布线作为布线的第一阶段,上承详细布局,下启详细布线。一个高效的全局布线算法能把拥塞信息反馈给布局器,让布局器能摆放出高可布线性的布局方案。另一方面,一个高性能的全局布线算法能有效地满足设计规范,让详细布线的负担和所需的时间大幅降低。此外,随着系统级芯片设计概念的出现以及知识产权模块的广泛应用,使得总线已成为决定电路时序和功耗的重要因素。因此,在全局布线阶段,考虑总线的设计规范对后续设计阶段有重要影响,不仅可以缩减整个超大规模集成电路物理设计的时间,而且还可以有效提升设计的质量。基于以上背景,本文对全局布线展开了一系列的研究,提出了一种新颖的全局布线框架。该框架的主要内容如下:（1）为了提高拥塞估计的准确性和布局的可布线性,提出了一种高效的拥塞驱动全局布线算法。该算法引入了一种混合拓扑优化策略,以降低电路的拥塞程度;设计了一种基于区间划分的拥塞区域识别方法,以确定线网拆线重布的顺序;构建了一种基于拥塞松弛的启发式搜索算法,以实现同时优化溢出和线长的目的。实验结果表明,所提算法不仅可以减少溢出,而且还可以优化线长。（2）为了提升全局布线方案的质量,提出了一种多阶段的总线感知全局布线算法。该算法使用了一种偏差驱动的边移动技术,以优化线网的拓扑结构;设计了一种总线感知的L型布线方法,以预留布线资源给总线;构建了一种多阶段的双迷宫布线算法,以协调线网之间布线资源的竞争;引入了一种精炼策略,进一步提升布线质量。实验结果表明,本算法在溢出和总线偏差两个重要性能指标上均具有出色的优化能力。（3）为了实现片上互连系统的多金属层全局布线,提出了一种考虑总线的偏差驱动层分配算法。该算法设计了一种多要素的线网优先级计算方式,来决定线网的层分配顺序;构建了一种单一线网层分配算法,逐层获得通孔最佳的方案;引入了一种基于总线查找表的层调整策略,以优化总线偏差。实验结果表明,该算法在总线偏差上取得了优异的结果。