本文關(guān)鍵詞：基于演化硬件的實時容錯機(jī)制研究

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【摘要】：隨著電子信息技術(shù)發(fā)展,電子系統(tǒng)不斷朝著智能化,微型化的方向發(fā)展,設(shè)計新穎、可靠的電子系統(tǒng)是當(dāng)前急需解決的問題。演化硬件作為一種新興的技術(shù),結(jié)合了演化算法的進(jìn)化能力和可編程器件的動態(tài)可重構(gòu)特性,具有自組織,自適應(yīng)和自修復(fù)的特性,能夠很好地彌補(bǔ)傳統(tǒng)EDA設(shè)計的不足,因此受到電子系統(tǒng)設(shè)計者的青睞。本文主要研究了基于演化硬件的實時容錯系統(tǒng),并從電路編碼方法和實時容錯機(jī)制兩個方面展開研究。利用演化硬件設(shè)計電路,首選需要選擇合適的編碼方案。高效的編碼方案不僅能夠提高演化成功率,還能夠減少演化耗時。在傳統(tǒng)CGP編碼的基礎(chǔ)上提出了一種動態(tài)自適應(yīng)編碼方案,從輸出節(jié)點(diǎn)選擇和適應(yīng)度評估兩個方面進(jìn)行改進(jìn)。采用動態(tài)隨機(jī)采樣模型選擇輸出節(jié)點(diǎn),采樣概率根據(jù)迭代次數(shù)和種群整體適應(yīng)度分布情況動態(tài)調(diào)整。建立快速適應(yīng)度評估模型,用父代個體適應(yīng)度值評估子代個體。實驗證明該方法能夠減少適應(yīng)度評估時間,加快算法收斂速度。容錯系統(tǒng)本質(zhì)上是一種實時系統(tǒng),常見的容錯技術(shù)很難滿足系統(tǒng)容錯性和實時性兩個方面的要求。為了兼顧系統(tǒng)的實時性和容錯性,本文研究了基于演化硬件的實時容錯機(jī)制,并利用這些機(jī)制設(shè)計了一套實時容錯系統(tǒng)。為了加快故障修復(fù)時間,將故障分為已知故障和未知故障。對于已知故障,通過建立靜態(tài)配置庫進(jìn)行修復(fù);對于未知故障,采用基于相似性的演化算法進(jìn)行修復(fù)。當(dāng)配置庫溢出時,采用演化和補(bǔ)償相結(jié)合的方式重構(gòu)系統(tǒng),從而提高系統(tǒng)的重構(gòu)成功率,保證系統(tǒng)的可靠性。
【關(guān)鍵詞】：演化硬件 遺傳編碼 實時 容錯系統(tǒng)
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP302.8
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 緒論8-15
• 1.1 研究背景及意義8-9
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-11
• 1.3 演化硬件的研究熱點(diǎn)11-13
• 1.4 本文的主要工作和章節(jié)安排13-15
• 2 演化硬件簡介15-28
• 2.1 基本原理15-16
• 2.2 演化方式16-17
• 2.3 演化算法17-22
• 2.3.1 遺傳算法17-21
• 2.3.2 演化策略21-22
• 2.4 演化平臺22-27
• 2.4.1 數(shù)字電路演化平臺22-24
• 2.4.2 模擬電路演化平臺24-26
• 2.4.3 虛擬可重構(gòu)電路26-27
• 2.5 本章小結(jié)27-28
• 3 動態(tài)自適應(yīng)CGP算法28-40
• 3.1 笛卡爾遺傳編碼28-31
• 3.1.1 傳統(tǒng)CGP編碼方法28-30
• 3.1.2 擴(kuò)展CGP編碼方法30-31
• 3.2 動態(tài)自適應(yīng)CGP算法分析31-36
• 3.2.1 自適應(yīng)CGP32-34
• 3.2.2 動態(tài)適應(yīng)度評估34-35
• 3.2.3 算法流程35-36
• 3.3 實驗分析36-39
• 3.3.1 實驗參數(shù)設(shè)置36-37
• 3.3.2 四位奇偶校驗器實驗37-38
• 3.3.3 二位乘法器實驗38-39
• 3.4 本章小結(jié)39-40
• 4 基于演化硬件的實時容錯機(jī)制40-59
• 4.1 容錯系統(tǒng)基本知識40-41
• 4.2 常用容錯技術(shù)介紹41-44
• 4.2.1 三模冗余容錯技術(shù)41-42
• 4.2.2 自重構(gòu)容錯技術(shù)42-43
• 4.2.3 修復(fù)容錯技術(shù)43-44
• 4.3 實時容錯系統(tǒng)44-51
• 4.3.1 系統(tǒng)框架44-45
• 4.3.2 故障檢測45-46
• 4.3.3 靜態(tài)配置庫46-47
• 4.3.4 基于相似性的修復(fù)技術(shù)47-48
• 4.3.5 實時性約束48-49
• 4.3.6 算法流程49-51
• 4.4 實驗分析51-58
• 4.4.1 故障注入模型51-52
• 4.4.2 故障注入接口52-53
• 4.4.3 實驗參數(shù)設(shè)置53
• 4.4.4 實驗結(jié)果分析53-58
• 4.5 本章小結(jié)58-59
• 結(jié)論59-61
• 參考文獻(xiàn)61-66
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況66-67
• 致謝67-68

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：679489