基于FPGA動(dòng)態(tài)部分重構(gòu)的數(shù)字系統(tǒng)在線演化技術(shù)研究.pdf

1、演化硬件（Evolvable Hardware，EHW）結(jié)合了可編程邏輯器件與演化算法（Evolutionary Algorithm，EA），可根據(jù)環(huán)境變化改變自身結(jié)構(gòu)和行為。目前，EHW領(lǐng)域研究熱點(diǎn)是在同一片現(xiàn)場(chǎng)可編程門列陣（Field Programmable Gate Array，F(xiàn)PGA）芯片上實(shí)現(xiàn)可演化硬件電路與EA，構(gòu)成基于片上可編程系統(tǒng)的自演化系統(tǒng)。現(xiàn)代SRAM型FPGA支持動(dòng)態(tài)部分重構(gòu)，可實(shí)時(shí)在線改變系統(tǒng)部分模塊配置，調(diào)

2、整電路結(jié)構(gòu)與功能。針對(duì)當(dāng)前基于虛擬可重構(gòu)電路的EHW實(shí)現(xiàn)方式演化復(fù)雜電路時(shí)資源開銷和延時(shí)較大的問題，本文利用FPGA動(dòng)態(tài)部分重構(gòu)技術(shù)實(shí)現(xiàn)EHW，研究其在線演化技術(shù)。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴分析了EHW研究現(xiàn)狀及存在問題，通過比較各種FPGA動(dòng)態(tài)部分重構(gòu)技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)，選擇早期獲取部分重構(gòu)（Early Access Partial Reconfiguration，EAPR）技術(shù)實(shí)現(xiàn)EHW。介紹了系統(tǒng)硬件平臺(tái)Xilinx Virtex

3、-5 FPGA開發(fā)板ML507及其軟件開發(fā)環(huán)境概況。⑵以軟核微處理器作為自重構(gòu)控制器，采用EAPR技術(shù)實(shí)現(xiàn)了自重構(gòu)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，包括可重構(gòu)模塊的預(yù)設(shè)計(jì)、片上可編程系統(tǒng)硬件平臺(tái)搭建、可重構(gòu)IP核定制、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)、算子核位流庫的產(chǎn)生等，并以算術(shù)運(yùn)算單元的自主重構(gòu)為例驗(yàn)證了該系統(tǒng)的可行性。⑶對(duì)自重構(gòu)系統(tǒng)中可重構(gòu)IP核的電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行了擴(kuò)展和改進(jìn)，將其定制為可演化IP核；并在自重構(gòu)控制器上運(yùn)行EA，實(shí)現(xiàn)了基于FPGA動(dòng)態(tài)部分重構(gòu)的自演化數(shù)字系統(tǒng)，