基于SOPC的自演化系統(tǒng)設(shè)計與驗證.pdf

1、演化硬件（EvolvableHardware，簡稱EHW），也稱進化硬件，它能根據(jù)環(huán)境的變化改變自身內(nèi)部結(jié)構(gòu)，來適應(yīng)新的環(huán)境。它以進化算法作為全局搜索的主要工具，以現(xiàn)場可重構(gòu)器件作為評估手段和實現(xiàn)載體，尋求在不依賴先驗知識和人工干預(yù)的情況下，通過進化算法來獲得滿足給定要求的電路和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，進而使系統(tǒng)自動、實時地調(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。將演化算法和可進化硬件電路在同一片現(xiàn)場可編程門列陣（FieldPr

2、ogrammableGateArray，F(xiàn)PGA）上實現(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)實現(xiàn)的設(shè)計方法，并在Xilinx公司的Virtex-ⅡPro系列開發(fā)板上進行了驗證。主要研究內(nèi)容如下：
　　（1）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、及國內(nèi)外相關(guān)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢；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)的試驗平臺和開發(fā)環(huán)境，包括FPGA的基本結(jié)構(gòu)和嵌入式開發(fā)工具。
　?。?）給出了自演化系統(tǒng)的總體設(shè)計方案，以Virtex-ⅡProFPGA開發(fā)板為硬件平臺，設(shè)計了自演化系統(tǒng)，包括虛擬可重構(gòu)電路的設(shè)計、可進化模塊的設(shè)計、可進化IP核的定制以及如何將其添加到硬件系統(tǒng)中。