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SoC软硬件协同设计中综合遗传优化算法的研究

王永博  
【摘要】:近来年,随着嵌入式技术的不断发展与成熟,嵌入式系统复杂程度越来越高,传统开发方法已难以适应系统设计的需要。SoC软硬件协同设计方法关注硬件开发与软件开发的协作性,可以有效地避免传统嵌入式系统设计方法所引发的一系列问题。 软硬件协同设汁是通过性能评估和建模,进行有效的性能分析,在系统级实现软硬件并行设计的设计方法。SoC设计过程中往往需要综合考虑系统时间、系统面积以及系统成本等多个性能指标,以实现多性能指标的最优化设计,因此SoC系统设计本身是一个多目标优化的问题。而综合部分是软硬件协同设计的核心步骤,主要包括资源配置,任务分配与时间调度等问题,从现实意义上讲,软硬件综合问题也是多目标优化问题。这些都属于NP完全问题,需要某种算法来解决任务分配与时间调度的合理安排,以达到最佳性能指标,遗传算法作为一种全局寻优算法能够有效的解决综合中的问题。然而目前用于处理软硬件综合问题的遗传算法有很大局限,算法通常是使用默认的或者仅仅是某种简单说明的调度方法来解决综合问题,很少将资源分配与调度方法有机的结合起来,从而不能有效的寻找到最优解。 针对目前遗传综合算法中不灵活的调度方式与软硬件协同设计的现状,本文将软硬件选择、任务分配与时间调度相结合来解决协同综合问题,对遗传算法进行了改进,将调度信息与分配信息结合一起进化,同时调整了部分的算法策略,解决了大多数的算法由于缺少调度进化而产生的遗漏全局最优解的问题。 本文同时针对改进的遗传算法收敛性不佳的特点,引入了改进的自适应双倍体结构遗传算法,采用具有记忆功能的双染色体结构,保证了适应度低的个体的能够在种群中暂时续存,使得进化可以更趋近于最优解方向,可以快速准确的寻找到最佳自适应点,提高了搜索效率,加快了运算速度。


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