基于演化硬件的实时容错机制研究

发布时间：2017-08-15 17:41

  本文关键词：基于演化硬件的实时容错机制研究

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【摘要】：随着电子信息技术发展,电子系统不断朝着智能化,微型化的方向发展,设计新颖、可靠的电子系统是当前急需解决的问题。演化硬件作为一种新兴的技术,结合了演化算法的进化能力和可编程器件的动态可重构特性,具有自组织,自适应和自修复的特性,能够很好地弥补传统EDA设计的不足,因此受到电子系统设计者的青睐。本文主要研究了基于演化硬件的实时容错系统,并从电路编码方法和实时容错机制两个方面展开研究。利用演化硬件设计电路,首选需要选择合适的编码方案。高效的编码方案不仅能够提高演化成功率,还能够减少演化耗时。在传统CGP编码的基础上提出了一种动态自适应编码方案,从输出节点选择和适应度评估两个方面进行改进。采用动态随机采样模型选择输出节点,采样概率根据迭代次数和种群整体适应度分布情况动态调整。建立快速适应度评估模型,用父代个体适应度值评估子代个体。实验证明该方法能够减少适应度评估时间,加快算法收敛速度。容错系统本质上是一种实时系统,常见的容错技术很难满足系统容错性和实时性两个方面的要求。为了兼顾系统的实时性和容错性,本文研究了基于演化硬件的实时容错机制,并利用这些机制设计了一套实时容错系统。为了加快故障修复时间,将故障分为已知故障和未知故障。对于已知故障,通过建立静态配置库进行修复;对于未知故障,采用基于相似性的演化算法进行修复。当配置库溢出时,采用演化和补偿相结合的方式重构系统,从而提高系统的重构成功率,保证系统的可靠性。
【关键词】：演化硬件 遗传编码 实时 容错系统
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP302.8
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-15
• 1.1 研究背景及意义8-9
• 1.2 国内外研究现状9-11
• 1.3 演化硬件的研究热点11-13
• 1.4 本文的主要工作和章节安排13-15
• 2 演化硬件简介15-28
• 2.1 基本原理15-16
• 2.2 演化方式16-17
• 2.3 演化算法17-22
• 2.3.1 遗传算法17-21
• 2.3.2 演化策略21-22
• 2.4 演化平台22-27
• 2.4.1 数字电路演化平台22-24
• 2.4.2 模拟电路演化平台24-26
• 2.4.3 虚拟可重构电路26-27
• 2.5 本章小结27-28
• 3 动态自适应CGP算法28-40
• 3.1 笛卡尔遗传编码28-31
• 3.1.1 传统CGP编码方法28-30
• 3.1.2 扩展CGP编码方法30-31
• 3.2 动态自适应CGP算法分析31-36
• 3.2.1 自适应CGP32-34
• 3.2.2 动态适应度评估34-35
• 3.2.3 算法流程35-36
• 3.3 实验分析36-39
• 3.3.1 实验参数设置36-37
• 3.3.2 四位奇偶校验器实验37-38
• 3.3.3 二位乘法器实验38-39
• 3.4 本章小结39-40
• 4 基于演化硬件的实时容错机制40-59
• 4.1 容错系统基本知识40-41
• 4.2 常用容错技术介绍41-44
• 4.2.1 三模冗余容错技术41-42
• 4.2.2 自重构容错技术42-43
• 4.2.3 修复容错技术43-44
• 4.3 实时容错系统44-51
• 4.3.1 系统框架44-45
• 4.3.2 故障检测45-46
• 4.3.3 静态配置库46-47
• 4.3.4 基于相似性的修复技术47-48
• 4.3.5 实时性约束48-49
• 4.3.6 算法流程49-51
• 4.4 实验分析51-58
• 4.4.1 故障注入模型51-52
• 4.4.2 故障注入接口52-53
• 4.4.3 实验参数设置53
• 4.4.4 实验结果分析53-58
• 4.5 本章小结58-59
• 结论59-61
• 参考文献61-66
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况66-67
• 致谢67-68

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：679489