基于SOPC的自演化系統(tǒng)設(shè)計(jì)與驗(yàn)證.pdf

1、演化硬件（EvolvableHardware，簡(jiǎn)稱(chēng)EHW），也稱(chēng)進(jìn)化硬件，它能根據(jù)環(huán)境的變化改變自身內(nèi)部結(jié)構(gòu)，來(lái)適應(yīng)新的環(huán)境。它以進(jìn)化算法作為全局搜索的主要工具，以現(xiàn)場(chǎng)可重構(gòu)器件作為評(píng)估手段和實(shí)現(xiàn)載體，尋求在不依賴(lài)先驗(yàn)知識(shí)和人工干預(yù)的情況下，通過(guò)進(jìn)化算法來(lái)獲得滿(mǎn)足給定要求的電路和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，進(jìn)而使系統(tǒng)自動(dòng)、實(shí)時(shí)地調(diào)整其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，以適應(yīng)內(nèi)部條件（如局部故障）和外部環(huán)境的變化。將演化算法和可進(jìn)化硬件電路在同一片現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)列陣（FieldPr

2、ogrammableGateArray，F(xiàn)PGA）上實(shí)現(xiàn)，構(gòu)成基于片上可編程系統(tǒng)（SystemOnaProgrammableChip，SOPC）的自演化系統(tǒng)，是將演化硬件付諸工程應(yīng)用，構(gòu)成自適應(yīng)和容錯(cuò)的硬件系統(tǒng)的重要途徑。
　　本文給出了基于SOPC的自演化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)方法，并在Xilinx公司的Virtex-ⅡPro系列開(kāi)發(fā)板上進(jìn)行了驗(yàn)證。主要研究?jī)?nèi)容如下：
　?。?）概述了演化硬件、可編程片上系統(tǒng)和自演化硬件的概念，以

3、及國(guó)內(nèi)外相關(guān)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)；分析了演化硬件的基本原理和關(guān)鍵技術(shù)，給出了遺傳算法（Geneticalgorithm，GA）的基本操作流程；介紹了自演化系統(tǒng)的試驗(yàn)平臺(tái)和開(kāi)發(fā)環(huán)境，包括FPGA的基本結(jié)構(gòu)和嵌入式開(kāi)發(fā)工具。
　?。?）給出了自演化系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案，以Virtex-ⅡProFPGA開(kāi)發(fā)板為硬件平臺(tái)，設(shè)計(jì)了自演化系統(tǒng)，包括虛擬可重構(gòu)電路的設(shè)計(jì)、可進(jìn)化模塊的設(shè)計(jì)、可進(jìn)化IP核的定制以及如何將其添加到硬件系統(tǒng)中。