胚胎電子系統(tǒng)配置控制技術(shù)研究.pdf

1、胚胎電子系統(tǒng)是具有自診斷、自修復(fù)能力的仿生硬件，模仿了自然界多細(xì)胞生物體的生長發(fā)育，通過配置數(shù)據(jù)（DNA）的切換來實(shí)現(xiàn)故障電子細(xì)胞的“移除”和新的功能細(xì)胞的“誕生”。這些配置數(shù)據(jù)需要配置控制電路將其配置到指定的配置存儲(chǔ)器中。本文針對(duì)胚胎電子系統(tǒng)的要求，進(jìn)行了胚胎電子系統(tǒng)配置控制電路的研究與設(shè)計(jì)。 配置控制中的動(dòng)態(tài)重構(gòu)技術(shù)對(duì)于提高胚胎電子系統(tǒng)的性能具有重要的意義，動(dòng)態(tài)重構(gòu)可以使系統(tǒng)具有類似軟件的靈活性，同時(shí)具有硬件系統(tǒng)的高性能。

2、 通過深入分析FPGA 等動(dòng)態(tài)可重構(gòu)模型的配置控制技術(shù)，借鑒其配置控制及重構(gòu)電路的設(shè)計(jì)思想，根據(jù)胚胎電子細(xì)胞的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于SRAM存儲(chǔ)器的胚胎電子系統(tǒng)的配置控制電路及動(dòng)態(tài)重構(gòu)模型。然后，基于Spartan-3FPGA，對(duì)所設(shè)計(jì)的胚胎電子系統(tǒng)的配置控制模型進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。其中針對(duì)靜態(tài)下載對(duì)配置控制器的各個(gè)模塊及整體功能進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，結(jié)果表明電路功能正確。為了驗(yàn)證胚胎電子系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)重構(gòu)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了4×4 的簡化胚胎電

3、子陣列，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)器等電路模塊，進(jìn)行動(dòng)態(tài)重構(gòu)的仿真，結(jié)果表明，該模型可以實(shí)現(xiàn)電路模塊的動(dòng)態(tài)重構(gòu)且不影響其它模塊的正常工作。 在對(duì)胚胎電子系統(tǒng)配置控制研究的基礎(chǔ)上，針對(duì)現(xiàn)有的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)在實(shí)現(xiàn)大規(guī)模胚胎電子系統(tǒng)存在存儲(chǔ)器過大的問題，提出了一種基于移位寄存器的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)改進(jìn)方案，并研究了基于該改進(jìn)方案的配置控制與動(dòng)態(tài)重構(gòu)。在實(shí)現(xiàn)同樣的容錯(cuò)與重構(gòu)功能前提下，所提出的新的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)在實(shí)現(xiàn)大規(guī)模胚胎電子系統(tǒng)方面，相比原來的配置存儲(chǔ)器