數(shù)字系統(tǒng)在線自主演化方法研究.pdf

1、演化硬件（Evolvable Hardware，EHW）將演化算法（Evolutionary Algorithm，EA）與可編程邏輯器件有機(jī)結(jié)合，能根據(jù)環(huán)境的變化自動(dòng)、實(shí)時(shí)地調(diào)整其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，以適應(yīng)內(nèi)部條件（如局部故障）和外部環(huán)境的變化，為有效設(shè)計(jì)新型仿生電子系統(tǒng)帶來(lái)了新的突破。目前，EHW面臨著難以演化大規(guī)模電路以及系統(tǒng)可靠性問(wèn)題，本文通過(guò)搭建自演化系統(tǒng)平臺(tái)對(duì)組合邏輯電路演化進(jìn)行研究，探索復(fù)雜組合邏輯電路演化方法以及選擇性三模冗余系統(tǒng)的

2、演化設(shè)計(jì)方法。
　　本論文主要研究?jī)?nèi)容為：
　?。?）分析了EHW技術(shù)的研究現(xiàn)狀和存在問(wèn)題，介紹了系統(tǒng)硬件平臺(tái)Virtex-5 ML507開(kāi)發(fā)板的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及基于FPGA的嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)工具和設(shè)計(jì)流程。
　?。?）給出了基于Virtex-5的自演化系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案，實(shí)現(xiàn)了虛擬可重構(gòu)電路（Virtual Reconfigurable Circuit，VRC）和可演化模塊的設(shè)計(jì)、可演化IP核的定制與添加以及自演化系統(tǒng)的

3、軟件設(shè)計(jì)，并以2位乘法器為例對(duì)自演化系統(tǒng)進(jìn)行了驗(yàn)證。
　?。?）針對(duì)EHW難以演化出大規(guī)模復(fù)雜組合電路的問(wèn)題，研究了基于輸入輸出分解的分區(qū)分階段并行在線演化機(jī)制。給出了該演化機(jī)制的原理以及相應(yīng)的軟、硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并以3位無(wú)進(jìn)位加法器、2位乘法器和con1等組合邏輯電路為例，對(duì)其性能進(jìn)行了評(píng)估。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方法可以有效地加快演化速度，演化出多達(dá)21個(gè)輸入的組合邏輯電路。
　?。?）為了兼顧系統(tǒng)硬件資源消耗和可靠性，研究了選