數(shù)字電路進(jìn)化設(shè)計(jì)優(yōu)化算法研究.pdf

1、汲取生物進(jìn)化精髓而進(jìn)行的可進(jìn)化型硬件研究，展示了一種全新的電路設(shè)計(jì)方法，效仿生物進(jìn)化，利用進(jìn)化計(jì)算技術(shù)配置電路內(nèi)部結(jié)構(gòu)以獲得所需的功能。電路進(jìn)化設(shè)計(jì)作為可進(jìn)化型硬件研究的重要分支，通過進(jìn)化算法的組合優(yōu)化和全局搜索能力，能夠?qū)崿F(xiàn)電路自動(dòng)設(shè)計(jì)、自適應(yīng)與容錯(cuò)，具有常規(guī)設(shè)計(jì)方法不可比擬的優(yōu)點(diǎn)。隨著電子電路系統(tǒng)規(guī)模的不斷增大，電路進(jìn)化設(shè)計(jì)呈現(xiàn)了收斂速度和規(guī)模瓶頸。如何有效解決電路進(jìn)化設(shè)計(jì)的規(guī)模和速度問題，是當(dāng)前國(guó)內(nèi)外亟待解決的開放性問題。

2、　　 本文研究數(shù)字電路進(jìn)化設(shè)計(jì)的優(yōu)化算法，在遺傳算法的基礎(chǔ)上進(jìn)行了大膽改進(jìn)和創(chuàng)新，優(yōu)化了傳統(tǒng)遺傳算法，并提出了一種模塊化進(jìn)化算法，概括如下:
　　 (1)在全面分析遺傳算法的基本思想和設(shè)計(jì)方法的基礎(chǔ)上，研究了新的適應(yīng)度評(píng)估方法和進(jìn)化策略。通過適應(yīng)度共享與加權(quán)改進(jìn)了適應(yīng)度評(píng)估方案，通過研究增大選擇基群、“蜂王”交配和分段交叉等優(yōu)化方法改進(jìn)了遺傳操作，改進(jìn)后的遺傳算法收斂速度和成功率都大大提高，實(shí)現(xiàn)了電路進(jìn)化設(shè)計(jì)的顯著優(yōu)化。

3、>　　 (2)針對(duì)傳統(tǒng)遺傳算法在大規(guī)模復(fù)雜數(shù)字電路中呈現(xiàn)的成功率低、收斂困難的普遍問題，提出了一種模塊化進(jìn)化算法，將局部解和子電路封裝為模塊，不但保護(hù)優(yōu)秀基因片段不被破壞，而且使復(fù)雜電路得到簡(jiǎn)化。
　　 (3)針對(duì)模塊化進(jìn)化算法應(yīng)用中電路表現(xiàn)形式的特殊性，提出了以節(jié)點(diǎn)為基本單元的圖表形式的編碼方法，研究了遺傳操作及進(jìn)化流程，并以加法器和乘法器為例進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。與傳統(tǒng)遺傳算法相比，模塊化進(jìn)化算法在復(fù)雜電路進(jìn)化設(shè)計(jì)中優(yōu)勢(shì)明顯，成