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一種可進化IP核的設計和實現(xiàn)
摘要：提出一種可進化IP核的設計和實現(xiàn)方法。這種IP核采用進化硬件的設計思想，將遺傳算法運用于硬件電路的設計中，使電路能根據(jù)當前的環(huán)境自動進行內(nèi)部電路的時化，從而生成最有效的電路，并能在普通的FPGA器件上實現(xiàn)�？蛇M化IP核以HDL源泉代碼的形式表示，與普通IP核的復用方式相同，可被綜合到不同的目標可重構器件中去，大大減少了復雜系統(tǒng)的設計時間，提高了設計的利用率，是可進化硬件一個頗具潛力的發(fā)展方向。關鍵詞：進化硬件 可進化IP核 FPGA 可重構 虛擬可重構電路
引言
隨著信息技術的飛速發(fā)展，計算機系統(tǒng)面臨的問題越來越復雜，如何保證復雜系統(tǒng)的可靠性成為一個不容忽視的問題。可進化硬件給我們提供了一個很好的解決方案。可進化硬件EHW（Evolvable Hardware）是將進化算法和可編程邏輯元件融合在一起而產(chǎn)生的一種新的硬件研究流派。當所使用的環(huán)境發(fā)生變化時，或被放置于未知的環(huán)境中時，這種硬件會自動地改變內(nèi)部結構，使之經(jīng)常處于最適合狀態(tài)，快速高效地完成規(guī)定的任務。
可編程門陣列（FPGA）以其獨有的優(yōu)點為國外多數(shù)研究人員用作硬件進化平臺。EHW利用FPGA的在線可編程技術（ISP）及動態(tài)重構技術，將FPGA的配置信息作為染色體，通過遺傳算法（GA）對其進行反復的適應度計算，交叉和變異，最終進化出符號環(huán)境要求的個體（即電路配置），從而使電路適合環(huán)境的變化。
與此同時，隨著FPGA技術的發(fā)展，芯片的性能越來越強、規(guī)模越來越大、開發(fā)的周期越來越長，使得芯片設計業(yè)正面臨一系列新的問題：設計質(zhì)量難以控制，設計成本也越來越高。IP（Intelligence Property）技術解決了當今芯片設計業(yè)所面臨的難題。IP是指可用來生成ASIC和PLD的邏輯功能塊，又稱IP核（IP Core）或虛擬器件（VC）。設計者可以重復使用已經(jīng)設計并經(jīng)過驗證的IP核，從而專注于整個系統(tǒng)的設計，提高設計的效率和正確性，降低成本。目前數(shù)字IP已得到了充分的發(fā)展，可以很方便地購買到IP核并整合到SoC的設計中。
因此，可以考慮將進化硬件的思想應用于IP核的設計中，設計一種可進化的IP核，根據(jù)當前的環(huán)境進化出相應的電路，并能夠在普通的可重構器件中實現(xiàn)。
1 什么是可進化IP核
從進化硬件的經(jīng)驗可知，系統(tǒng)通常只有一部分是適應性的（可進化的），另一部分可以通過傳統(tǒng)的不可變的電路來實現(xiàn)。同樣，使用IP核構造的系統(tǒng)也是有些IP核是可進化的，有些IP核是不可變的�？蛇M化的那些IP核稱為可進化組件或可進化IP核。
可進化IP核像普通的IP核一樣被存儲在組件庫中，在被下載并放在一個可重構器件中后，它們將自動地進化它們的內(nèi)部電路。當不再需要適應
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