Синтез комбинационных логических схем на основе эволюционного подхода

• Автор: Черун, Сергей Владимирович
• Шифр специальности: 05.13.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Таганрог
• Количество страниц: 159 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
9 ВВЕДЕНИЕ.

1. ЭВОЛЮЦИОННОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ

1.1. Эволюционная электроника

1.2. Особенности эволюционных алгоритмов.

1.3. Постановка задачи синтеза комбинационных схем.

9 1.4. Основные логические элементы и их полный набор

1.5. Анализ методов проектирования комбинационных логических схем.

1.6. Эволюционные методы проектирования

1.7. Выводы

2. ОСОБЕННОСТИ ЭВОЛЮЦИОННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ КОМБИНАЦИОННЫХ ЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ

2.1. Алгоритм эволюционного проектирования комбинационных логических схем
2.2. Особенности системы кодирования комбинационных схем в строку хромосомы.
2.3. Алгоритм формирования начальной популяции для задачи поиска комбинационных схем
2.4. Особенности использования генетических операторов при
I эволюционном проектировании комбинационных логических схем
2.5. Особенности управления эволюционным процессом.
2.6. Выводы
3. РЕАЛИЗАЦИЯ И УПРАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССОМ ЭВОЛЮЦИОННОГО ПОИСКА
3.1. Входные данные
3.2. Выбор кандидатов для очередного этапа скрещивания
3.3. Функция рекомбинации.
3.4. Вычисление значения функции пригодности
3.5. Критерий завершения процесса.
3.6. Выходные данные
3.7. Выводы.
4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ.
4.1. Цель и средства экспериментальных исследований.
4.2. Сведения об инструментальной среде.
4.3. Результаты вычислительных экспериментов поведения функций пригодности для различных параметров генетического алгоритма
4.4. Сравнение результатов
4.5. Экспериментальное исследование возможности творческого
проектирования
4.6. Вычислительный эксперимент с промышленными бенчмарками
4.7. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
ЛИТЕРАТУРА


Выполнено сравнение предложенного подхода с известными наборами тестовых данных. По результатам исследований определены оптимальные управляющие параметры для алгоритмов. В ЗАКЛЮЧЕНИИ приведены основные результаты, полученные в диссертационной работе. В ПРИЛОЖЕНИИ приведены акты об использовании результатов диссертационной работы. Эволюционная электроника - область исследований, которая охватывает все прикладные задачи, использующие эволюционные вычисления для разработки электронных систем. Эволюционные вычисления используют средства поиска, охватывая специфический класс алгоритмов, который использует некоторые аспекты естественной эволюции как метафоры. Эти алгоритмы, называются эволюционными алгоритмами (ЭА). Они широко применяются к сложным проблемам оптимизации. Здесь используются естественные принципы эволюции. В середине -х годов эволюционные алгоритмы были применены к оптимизации цифровых микросхем, в задачах типа монтажа и формирования разводки []. ПЛИС). Эти устройства могут быть быстро реконфигурированы перепрограммированием, тем самым, имея возможность реализовать огромное разнообразие цифровых схем. Работа Льюиса и Ролинса [] была одной из первых, представляющих идею использования эволюционных алгоритмов, как инструментальных средств, чтобы осуществить структурную разработку. В частности, было представлено понятие структурного синтеза цифровых схем: эволюционный алгоритм использовался, чтобы синтезировать размещение цифровых логических элементов, которые решали определенную проблему, типа функции четности. Эта идея была достаточно оригинальна, поскольку эволюционный алгоритм выполнял полное автоматическое проектирование интегральных микросхем, с «пуля», не требуя экспертных знаний. Это радикально отличалось от предыдущих технологий, где эволюционные алгоритмы использовались только, для того чтобы оптимизировать УЬ-топологии, являющиеся результатом от схем, разработанных экспертом. К тому же, идея использования вычислительного алгоритма, чтобы достигнуть проектирования интегральных микросхем с «нуля», противопоставлялась процедуре, сопровождаемой большинством инструментальных средств САПР для проектирования интегральных микросхем, которые основаны на знаниях эксперта и ограничениях. Согласно разновидности электронной разработки, эволюционная электроника может классифицироваться на три категории: цифровую, аналоговую и смешанную. Первая причина происходит от внутренней природы цифровой разработки. Во вторых, трудно разрабатывать новые инструменты автоматизированного проектирования, которые обеспечат конкурентоспособную рабочую характеристику в сравнении с уже существующими. В настоящее время синтез комбинационных логических схем на основе эволюционной электроники зачастую превосходит схемы, разработанные человеком. Требования к цифровым разработкам возрастают и существующие ' инструменты автоматизированного проектирования не в состоянии производить удовлетворительные решения. Другая важная причина для развития исследования в области эволюционного проектирования цифровых схем - это важность цифровой технологии в современной электронике. Важной систематикой эволюционной электроники является поиск схем при помощи программного обеспечения, такую методологию называют внешней эволюцией, а на перестраиваемых чипах - внутренней эволюцией. Таблица 1. Согласно Таблице 1. В зависимости от особенностей разрабатываемых комбинационных логических схем может применяться внешняя или внутренняя методология. Во временном отношении, не возможно определить, какой метод удовлетворит требованиям в большей степени. Использование внутренней или внешней методологии позволяет синтезировать новые комбинационные логические схемы с уникальной топологией. В обоих случаях, нет необходимости ограничивать процесс поиска, чтобы произвести выборку только хорошо известных топологий. Обычно сложнее выполнить внутренний эксперимент, чем внешний. В первом случае, аппаратный интерфейс между главным компьютером и перестраиваемым чипом осуществляется лицом принимающим решения.