硬件演化技術是把進化算法與可重構硬件相結合,研制能像現(xiàn)實生物生命一樣,根據(jù)環(huán)境變化而動態(tài)調(diào)整自身結構的硬件電路。電路的演化設計、容錯和自修復系統(tǒng)是演化硬件研究的兩個重要領域。演化硬件的實現(xiàn)可大大提高電子系統(tǒng)的可靠性及可用性,對需要在特殊工作環(huán)境中長期工作的電路設備具有重大意義。 本文系統(tǒng)介紹了硬件演化技術的基本原理和實現(xiàn)方法。首先,對演化硬件的概念、應用領域、研究現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢進行了較全面的介紹;其次,對可用于進行硬件演化的可編程邏輯器件進行了闡述,重點討論和分析了演化硬件的理論基礎——進化算法,對其基本原理與實現(xiàn)過程進行了深入的研究;然后,分析了硬件演化的基本實現(xiàn)原理,并通過實例對硬件演化的實現(xiàn)技術進行了研究,同時對容錯與自適應硬件系統(tǒng)進行了初步探索;接著,基于遺傳程序設計進行了數(shù)字邏輯電路的演化實驗,設計結果表明其不依賴先驗知識,滿足電路功能要求,用硬件演化的思想進行電路的演化設計是可行的。論文最后對課題研究進行了總結,并給出了開展后續(xù)研究的建議。
【學位單位】：南京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2008
【中圖分類】：TP18;TP303
【部分圖文】：

圖2.7FPGA內(nèi)部結構示意圖(感謝xilinx公司提供的資料)2.7即可以看出，F(xiàn)PGA通常是由布線資源圍繞的可編程邏輯單元(或宏)構成陣列，又由可編程1/0單元(IOB)圍繞陣列構成整個芯片，排成單元由布線通道中的可編程內(nèi)連線連接起來實現(xiàn)一定的邏輯功能。一能包含靜態(tài)存儲單元(BLOCKRAM)，它們允許內(nèi)連的模式在器件被制加載和修改。A的設計在器件的選擇和內(nèi)連上為用戶提供了更大的自由度，可以達到比高的集成度、更復雜的布線結構和邏輯實現(xiàn)。一般PLD與FPGA之間的一般PLD通過修改具有固定內(nèi)連電路的邏輯功能來編程的，而FPGA是根或多根內(nèi)連線的布線來編程的。FPGA比一般PLD更適合于實現(xiàn)多級;但在具體用法上，兩者多數(shù)情況下是相似的。于硬件演化的芯片選擇

l)單點交叉單點交叉(One一 pointcrossover)又稱為簡單交叉，它是指在個體編碼串中只隨機設置一個交叉點，然后在該點相互交換兩個配對個體的部分染色體。如圖3.3所示。父申l后代串1單點交叉父串2后代串2圖3.3單點交叉算子示意圖單點交叉的重要特點是:若鄰接基因座之間的關系能提供較好的個體性狀和較高的個體適應度的話，則這種單點交叉操作破壞這種個體性狀和降低個體適應度的可能性最小。但是在群體規(guī)模較小時，其搜索能力受到一定的影響。32

2)雙點交叉和多點交叉雙點交叉(Two一 poiniCrossover)是指在個體編碼串中隨機設置了二個交叉，然后再進行部分基因交換。如圖3.4所示。父甲l后代甲1兩點交叉父串2后代串2圖3.4兩點交叉算子示意圖將雙點交叉和單點交叉的概念加以推廣，可得到多點交叉(Multi一 pointCrossover)的概念。即多點交叉是指在個體編碼串中隨機設置了多個交叉點，然后進行基因交換。多點交叉又稱廣義交叉，其操作過程與單點交叉和雙點交叉相類似。需要說明的是，一般不常使用多點交叉算子，因為它有可能破壞一些好的模式。事實上，隨著交叉點數(shù)的增多，個體的結構被破壞的可能性也逐漸增大，這樣就很難有效地保存較好的模式，從而影響遺傳算法的性能。3)均勻交叉均勻交叉 (UniformCrossover)是指兩個配對個體的每一個基因座上的基因都以相同的交叉概率進行交換，從而形成兩個新的個體。例如:父串:l:110010111000父串:2:101011101011模板 :001101011100后代串:l:111011101000后代串:2:100010111011均勻性交叉在交換位時并不考慮其所在位置
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本文編號：2837262