本文關(guān)鍵詞：電子電路并行演化算法的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《中國(guó)地質(zhì)大學(xué)》 2006年

電子電路并行演化算法的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

魏巍  

【摘要】：隨著社會(huì)的進(jìn)步和發(fā)展，人們不斷涉及到很多復(fù)雜的實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題。他們對(duì)計(jì)算機(jī)的計(jì)算速度和智能性提出了挑戰(zhàn)。演化算法是用計(jì)算機(jī)模擬大自然的演化過(guò)程，特別是生物進(jìn)化過(guò)程，來(lái)求解復(fù)雜問(wèn)題的一類(lèi)智能計(jì)算模型。這種用種群組織搜索的方式使得演化算法特別適合大規(guī)模并行。 本文的主要內(nèi)容是討論并行演化算法、并根據(jù)對(duì)分布并行系統(tǒng)的研究，針對(duì)電子電路演化問(wèn)題提出相應(yīng)的可靠、有效的并行演化算法。 首先我們介紹了演化算法的來(lái)源和發(fā)展，及其主要分支，并根據(jù)演化算法的算法框架討論了演化算法的特點(diǎn)。在第二章中給出了演化算法的基本實(shí)現(xiàn)技術(shù)，對(duì)于模式定理、積木塊假設(shè)與遺傳算法欺騙問(wèn)題、隱含并行性作了嚴(yán)密的論證。并對(duì)演化算法的效率提出了3大改進(jìn)方向。第三章我們對(duì)演化硬件領(lǐng)域里較為簡(jiǎn)單的電子電路的演化進(jìn)行了討論，使用Miller的編碼方案，基于Xilinx Virtex-Ⅱ系列FPGA，對(duì)演化硬件設(shè)計(jì)進(jìn)行研究。采用對(duì)2輸入1輸出的門(mén)電路以及二路選擇器作為電路單元，通過(guò)對(duì)電路邏輯單元矩陣的演化，實(shí)現(xiàn)了邏輯電路的自動(dòng)化設(shè)計(jì)。最后還對(duì)得到的2個(gè)最優(yōu)電路進(jìn)行了分析。推演出了一個(gè)重要結(jié)論。第四章我們就并行算法的一些概念以及MPI、C展開(kāi)討論。介紹了本文并行算法賴(lài)以實(shí)現(xiàn)的平臺(tái)MPICH系統(tǒng)。對(duì)其全部的4種通信模式：標(biāo)準(zhǔn)模式、緩存模式、同步模式、就緒模式進(jìn)行了介紹。并且作為以后編成實(shí)現(xiàn)的依據(jù)提供出來(lái)。最后本文以電子電路的并行演化問(wèn)題為主要研究對(duì)象，設(shè)計(jì)了分布式異步并行演化算法，并以演化硬件實(shí)驗(yàn)室8臺(tái)PC機(jī)互聯(lián)而成的機(jī)群系統(tǒng)作為模擬的并行環(huán)境進(jìn)行了大規(guī)模實(shí)驗(yàn)，系統(tǒng)地測(cè)試了算法中一些重要的并行控制參數(shù)，包括對(duì)解的平均質(zhì)量和并行加速比兩方面的影響，得到了一些嶄新的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并作了一些合理的分析和解釋。當(dāng)然，這些結(jié)論的得出是基于我們所解決的具體問(wèn)題的，尚不能完全從理論上作出嚴(yán)格的證明，，它們對(duì)于并行演化邏輯電路的研究者在解決其他問(wèn)題時(shí)是否適用還有待進(jìn)一步驗(yàn)證。我們希望本文的研究能為這些研究者的算法設(shè)計(jì)提供一定的指導(dǎo)性。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2006
【分類(lèi)號(hào)】：TN702
【目錄】：

摘要5-6

ABSTRACT6-10

第一章 緒論10-17

1.1 引言10-12

1.2 研究目的和內(nèi)容12

1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)12-16

1.3.1 國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀12-13

1.3.2 國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀13-14

1.3.3 演化硬件的技術(shù)背景14-15

1.3.4 硬件演化的發(fā)展趨勢(shì)15-16

1.4 本文的主要工作及結(jié)構(gòu)安排16-17

第二章 演化算法分析17-34

2.1 演化計(jì)算介紹17-20

2.1.1 演化計(jì)算的特點(diǎn)18

2.1.2 演化計(jì)算的分類(lèi)18-20

2.2 遺傳算法簡(jiǎn)介20-21

2.2.1 遺傳算法概要20-21

2.2.2 遺傳算法的運(yùn)算過(guò)程21

2.3 遺傳算法的基本定理21-25

2.3.1 模式定理21-24

2.3.2 積木塊假設(shè)與遺傳算法欺騙問(wèn)題24-25

2.3.3 隱含并行性25

2.4 演化算法基本實(shí)現(xiàn)技術(shù)25-29

2.4.1 編碼方法26

2.4.2 適應(yīng)度函數(shù)26-27

2.4.3 選擇算子27-28

2.4.4 交叉算子28-29

2.5 基本演化算法設(shè)計(jì)方法29-30

2.6 基本演化算法改進(jìn)及設(shè)計(jì)方法30-34

2.6.1 最優(yōu)模型保留算法30-31

2.6.2 加大選擇壓力算法31-32

2.6.3 動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)交叉概率和變異概率算法32-34

第三章 演化電子電路34-44

3.1 引言34

3.2 具有多樣性的小群體數(shù)字電路演化算法34-39

3.2.1 防止反饋的互連約束條件編碼34-37

3.2.2 適應(yīng)值評(píng)估37

3.2.3 遺傳操作37-39

3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果39-43

3.3.1 帶進(jìn)位的一位全加器39-40

3.3.2 帶進(jìn)位的二位全加器40-42

3.3.3 經(jīng)過(guò)非常大的演化代數(shù)對(duì)小群體進(jìn)行演化能得到最好的結(jié)果42-43

3.4小結(jié)43-44

第四章 并行程序設(shè)計(jì)44-53

4.1 并行算法的一般概念44-47

4.1.1 并行性44-45

4.1.2 并行計(jì)算機(jī)45

4.1.3 并行程序設(shè)計(jì)45-47

4.2 并行程序性能分析技術(shù)研究47-50

4.2.1 并行算法性能分析47-48

4.2.2 開(kāi)銷(xiāo)分析48-50

4.3 消息傳遞接口(MPI)50-53

4.3.1 MPI50-51

4.4.2 工作站機(jī)群算法設(shè)計(jì)51-53

第五章 基于并行程序設(shè)計(jì)的數(shù)字電路演化算法53-56

5.1 異步并行演化算法53

5.2 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)軟硬件環(huán)境53-54

5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析54-56

第六章 結(jié)論與展望56-58

6.1 工作總結(jié)56

6.2 工作展望56-58

致謝58-59

參考文獻(xiàn)59-61

下載全文 更多同類(lèi)文獻(xiàn)

CAJ全文下載

(如何獲取全文？ 歡迎：購(gòu)買(mǎi)知網(wǎng)充值卡、在線充值、在線咨詢(xún))

CAJViewer閱讀器支持CAJ、PDF文件格式

【引證文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 紀(jì)震;田濤;朱澤軒;;進(jìn)化硬件研究進(jìn)展[J];深圳大學(xué)學(xué)報(bào)(理工版);2011年03期

【共引文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 拓守恒;;一種多維背包問(wèn)題的n進(jìn)制編碼遺傳求解算法[J];安徽農(nóng)業(yè)科學(xué);2011年32期

2 曹一家,程時(shí)杰;進(jìn)化算法在工程應(yīng)用中的若干實(shí)用技術(shù)[J];電力系統(tǒng)自動(dòng)化;2001年02期

3 李陽(yáng)陽(yáng);焦李成;;量子免疫克隆多目標(biāo)優(yōu)化算法[J];電子與信息學(xué)報(bào);2008年06期

4 謝濤,陳火旺;多目標(biāo)優(yōu)化與決策問(wèn)題的演化算法[J];中國(guó)工程科學(xué);2002年02期

5 劉海林,劉永清;多目標(biāo)最優(yōu)化進(jìn)化算法中適應(yīng)性的選擇[J];廣東工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2002年01期

6 汪民樂(lè);房茂燕;;導(dǎo)彈對(duì)面積目標(biāo)射擊效能的智能優(yōu)化算法[J];彈道學(xué)報(bào);2014年01期

7 ;Fast multi-swarm optimization based-on Cauchy mutation and crossover operation[J];黃岡師范學(xué)院學(xué)報(bào);2008年03期

8 于建偉;;多目標(biāo)進(jìn)化算法研究綜述[J];海南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2005年04期

9 ;Multiobjective optimization using an immunodominance and clonal selection inspired algorithm[J];Science in China(Series F:Information Sciences);2008年08期

10 張一倩;;多目標(biāo)進(jìn)化優(yōu)化算法[J];濟(jì)南職業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào);2008年04期

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 張明明;面向量子可逆邏輯自動(dòng)綜合的多目標(biāo)進(jìn)化算法研究[D];東華大學(xué);2010年

2 劉光宏;Offner田野成像光譜儀光學(xué)系統(tǒng)建模與優(yōu)化設(shè)計(jì)[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2011年

3 詹思瑜;無(wú)線網(wǎng)絡(luò)安全定位及優(yōu)化路由設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)研究[D];電子科技大學(xué);2011年

4 張志宏;電子商務(wù)模式下的顧客行為特征提取及利潤(rùn)挖掘[D];天津大學(xué);2010年

5 楊帆;熔融碳酸鹽燃料電池/燃?xì)廨啓C(jī)混合發(fā)電系統(tǒng)的建模與控制研究[D];上海交通大學(xué);2008年

6 趙博;結(jié)構(gòu)化集成調(diào)度系統(tǒng)理論及基于該理論的虛擬車(chē)間智能支撐平臺(tái)的體系結(jié)構(gòu)研究[D];大連理工大學(xué);2000年

7 李艷君;擬生態(tài)系統(tǒng)算法及其在工業(yè)過(guò)程控制中的應(yīng)用[D];浙江大學(xué);2001年

8 隋洪濤;基因遺傳算法及氣動(dòng)外形最優(yōu)化設(shè)計(jì)[D];南京航空航天大學(xué);2002年

9 楊曉華;參數(shù)優(yōu)選算法研究及其在水文模型中的應(yīng)用[D];河海大學(xué);2002年

10 徐杰;區(qū)段站階段計(jì)劃自動(dòng)編制模型和算法研究[D];西南交通大學(xué);2003年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 張淑艷;基于約束優(yōu)化方法的多目標(biāo)優(yōu)化算法[D];大連理工大學(xué);2010年

2 陳峰;基于MES架構(gòu)的輪胎成型與硫化工序優(yōu)化排產(chǎn)系統(tǒng)研究[D];浙江大學(xué);2011年

3 李美蓮;基于分類(lèi)設(shè)計(jì)求解多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題的進(jìn)化算法[D];西安電子科技大學(xué);2011年

4 張偉;基于人工免疫系統(tǒng)的多目標(biāo)優(yōu)化算法和偏好多目標(biāo)決策[D];西安電子科技大學(xué);2011年

5 崔鵬舉;雙資源多目標(biāo)柔性作業(yè)車(chē)間調(diào)度問(wèn)題研究[D];西安電子科技大學(xué);2011年

6 富麗;火積耗散理論在板翅式換熱器多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[D];山東大學(xué);2011年

7 張成玉;基于ANSYS的起落架減震支柱設(shè)計(jì)技術(shù)研究[D];南京航空航天大學(xué);2010年

8 劉佩佩;多目標(biāo)二層規(guī)劃問(wèn)題的進(jìn)化算法[D];天津大學(xué);2010年

9 查大偉;基于遺傳算法的水庫(kù)補(bǔ)償調(diào)度優(yōu)化汛限水位研究[D];華中科技大學(xué);2010年

10 戚烈;車(chē)輛四輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)研究及仿真分析[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2011年

【同被引文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 姚睿;王友仁;于盛林;高桂軍;;基于進(jìn)化硬件的自修復(fù)TMR系統(tǒng)設(shè)計(jì)及其可靠性分析[J];傳感器與微系統(tǒng);2007年08期

2 姚睿;王友仁;于盛林;陳則王;;具有在線修復(fù)能力的強(qiáng)容錯(cuò)三模冗余系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)研究[J];電子學(xué)報(bào);2010年01期

3 王永明;王友仁;;演化硬件在圖像邊緣檢測(cè)中的應(yīng)用[J];計(jì)算機(jī)輔助工程;2005年04期

4 趙曙光,楊萬(wàn)海;邏輯電路的進(jìn)化設(shè)計(jì)與在線評(píng)估[J];計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)學(xué)報(bào);2002年08期

5 康立山,何巍,陳毓屏;用函數(shù)型可編程器件實(shí)現(xiàn)演化硬件[J];計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào);1999年07期

6 楊長(zhǎng)雷,朱明程;用于進(jìn)化硬件的遺傳算法的選擇策略初探[J];深圳大學(xué)學(xué)報(bào);2004年04期

7 張偉;李元香;戴志峰;何國(guó)良;;模擬電路在線演化平臺(tái)ANEHP-Alpha[J];武漢大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版);2008年02期

8 趙曙光,楊萬(wàn)海;一種用于演化硬件的染色體編碼新方法[J];西安電子科技大學(xué)學(xué)報(bào);2000年06期

9 郝寒雪;李旦;俞承芳;;基于函數(shù)級(jí)進(jìn)化方法的乘法器設(shè)計(jì)[J];信息與電子工程;2005年04期

10 姚愛(ài)紅;張國(guó)印;關(guān)琳;;基于動(dòng)態(tài)可重構(gòu)FPGA的自演化硬件概述[J];智能系統(tǒng)學(xué)報(bào);2008年05期

【二級(jí)引證文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 陳芹芹;姚睿;;適用于演化硬件的遺傳算法[J];計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì);2014年09期

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 熊盛武,李元香,康立山,陳毓屏;用演化算法求解拋物型方程擴(kuò)散系數(shù)的識(shí)別問(wèn)題[J];計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào);2000年03期

2 周永華,毛宗源;基于混合雜交與間歇變異的演化算法[J];計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用;2003年06期

3 閆震宇,康立山,陳毓屏,付朋輝;一種新的多目標(biāo)演化算法——穩(wěn)態(tài)淘汰演化算法[J];武漢大學(xué)學(xué)報(bào)(理學(xué)版);2003年01期

4 王濤,李歧強(qiáng);基于空間收縮的并行演化算法[J];中國(guó)工程科學(xué);2003年03期

5 何國(guó)良,李元香;多個(gè)粒子參與交叉的一種動(dòng)態(tài)演化算法[J];計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用;2004年08期

6 汪祖柱,程家興;一種混合交叉策略的多目標(biāo)演化算法及其性能分析[J];系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào);2005年10期

7 汪祖柱,程家興,張鈴;一種基于混合交叉策略的多目標(biāo)演化算法[J];計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用;2005年09期

8 李彥勤;王侃;;基于混沌的動(dòng)力學(xué)演化算法[J];安陽(yáng)工學(xué)院學(xué)報(bào);2006年03期

9 李彥勤;鄭彬彬;;粒子動(dòng)力學(xué)演化算法在單目標(biāo)優(yōu)化中的應(yīng)用研究[J];光盤(pán)技術(shù);2006年06期

10 郭振宇;程博;葉敏;康龍?jiān)?曹秉剛;;一種并行混沌差異演化算法[J];西安交通大學(xué)學(xué)報(bào);2007年03期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前3條

1 馮珊;李鋒;周凱波;;面向演化算法應(yīng)用的智能體系統(tǒng)建模與仿真研究[A];西部開(kāi)發(fā)與系統(tǒng)工程——中國(guó)系統(tǒng)工程學(xué)會(huì)第12屆年會(huì)論文集[C];2002年

2 張文俊;謝曉鋒;馬君;;并行演化算法在半導(dǎo)體器件綜合中的應(yīng)用[A];2006年全國(guó)開(kāi)放式分布與并行計(jì)算學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（二）[C];2006年

3 謝柏橋;戴光明;鄭蔚;王劍文;;有指導(dǎo)的多目標(biāo)演化算法在區(qū)域星座設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[A];中國(guó)宇航學(xué)會(huì)深空探測(cè)技術(shù)專(zhuān)業(yè)委員會(huì)第四屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2007年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 彭晟;演化算法的靜電場(chǎng)論模型[D];武漢大學(xué);2011年

2 彭飛;實(shí)值演化算法投資組合研究[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2011年

3 萬(wàn)書(shū)振;動(dòng)態(tài)環(huán)境下差分演化算法研究與應(yīng)用[D];武漢理工大學(xué);2012年

4 賴(lài)鑫生;演化算法與混合算法的性能研究[D];華南理工大學(xué);2014年

5 武志峰;差異演化算法及其應(yīng)用研究[D];北京交通大學(xué);2009年

6 陳天石;演化算法的計(jì)算復(fù)雜性研究[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2010年

7 龔文引;差分演化算法的改進(jìn)及其在聚類(lèi)分析中的應(yīng)用研究[D];中國(guó)地質(zhì)大學(xué);2010年

8 吳志健;演化優(yōu)化及其在微分方程反問(wèn)題中的應(yīng)用[D];武漢大學(xué);2004年

9 由雪梅;求解復(fù)雜優(yōu)化問(wèn)題的差分演化算法研究[D];山東大學(xué);2011年

10 汪祖柱;基于演化算法的多目標(biāo)優(yōu)化方法及其應(yīng)用研究[D];安徽大學(xué);2005年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 戴志晃;一種基于熵量守恒的改進(jìn)演化算法的研究[D];江西理工大學(xué);2010年

2 潘偉豐;一種基于平均矢量偏差的仿生演化算法[D];江西理工大學(xué);2008年

3 胡中波;差分演化算法及其在函數(shù)優(yōu)化中的應(yīng)用研究[D];武漢理工大學(xué);2006年

4 李程俊;組合優(yōu)化問(wèn)題的并行演化算法研究[D];武漢理工大學(xué);2003年

5 趙永翔;多目標(biāo)差分演化算法的構(gòu)造及其應(yīng)用[D];武漢理工大學(xué);2007年

6 張?chǎng)?協(xié)同演化算法及其在組合投資中的研究與應(yīng)用[D];哈爾濱工程大學(xué);2011年

7 顏穎;異步分層并行演化算法及其在模糊聚類(lèi)分析中的應(yīng)用[D];廈門(mén)大學(xué);2006年

8 焉炳艷;一種新的基于相似性的多目標(biāo)演化算法[D];武漢理工大學(xué);2006年

9 李鋒;多目標(biāo)演化算法及在優(yōu)化問(wèn)題中的應(yīng)用[D];武漢理工大學(xué);2004年

10 胡善慶;基于合作協(xié)同的演化算法研究[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2014年

  本文關(guān)鍵詞：電子電路并行演化算法的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：111542