電路進化設計算法研究.pdf

1、電路進化是一種基于群體搜索和可編程硬件的智能進化設計方法。它的出現(xiàn)是智能算法與可編程硬件共同促進的結果，正受到越來越多的關注。使用進化算法設計的電路，能發(fā)現(xiàn)新穎的人們難以想到的電路結構，能降低需要的門資源或晶體管數(shù)量從而提高芯片的利用率，能降低電路的連接級數(shù)提高信號的傳輸速度。若使用內(nèi)部進化的方式設計電路，還能使所得電路具有自組織、自修復、自適應的特性。因此開展電路進化設計研究具有重要的應用價值。 目前有關電路進化設計的研究還不

2、是很成熟。不論是內(nèi)部進化方式還是外部進化方式，所能設計的電路規(guī)模都比較小，很難付諸實際應用。本文旨在通過對組合邏輯電路進化設計、時序電路進化設計和多態(tài)電路進化設計等進行深入研究和探索，提出高效的進化設計算法與策略，從而提高電路進化設計算法的求解性能。 論文的主要研究工作與創(chuàng)新點包括以下幾個方面： (1)提出了基于修復技術的組合邏輯電路快速進化設計算法。該算法利用候選電路在進化的初始階段適應度增加很快的現(xiàn)象，先進化出一個功

3、能大致正確的電路；然后轉入修復過程并對不正確的輸出進行修正，最終設計出功能正確的電路。實驗結果表明了該算法是有效的。為了能對進化出的有錯誤的電路進行修復，專門設計出了簡單而規(guī)整的修復電路的構造方法。附加的修復電路與進化生成的對大部分輸入都能輸出正確結果的電路結合在一起，形成最終的功能完全正確的電路。該方法極大地減少了進化所需的時間。 (2)提出了基于三步分解方法的同步時序電路進化設計算法3SD-ES。該方法結合低功耗技術中已有的

4、時序電路分解方法、進化設計領域中的輸入分解、輸出分解方法及進化策略。實驗結果表明該算法具有更好的可擴展性。對時序電路而言，狀態(tài)分解的粒度參數(shù)、輸出分解的粒度參數(shù)及輸入分解的粒度參數(shù)三者之間互相關聯(lián)，手工設置往往顧此失彼。針對這一問題，本文給出了自動設定分解參數(shù)的方法。 (3)提出了基于加權方法的多態(tài)電路進化設計算法。該算法針對多態(tài)電路中各功能電路進化難度不同的特點，首先提出了基于加權和方法的進化算法，實驗結果顯示除了個別電路外，