一種可進化IP核的設計和實現
摘要：提出一種可進化IP核的設計和實現方法。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，使電路能根據當前的環境自動進行內部電路的時化，從而生成最有效的電路，并能在普通的FPGA器件上實現。可進化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展，計算機系統面臨的問題越來越復雜，如何保證復雜系統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生的一種新的硬件研究流派。當所使用的環境發生變化時，或被放置于未知的環境中時，這種硬件會自動地改變內部結構，使之經常處于最適合狀態，快速高效地完成規定的任務。
可編程門陣列（FPGA）以其獨有的優點為國外多數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，最終進化出符號環境要求的個體（即電路配置），從而使電路適合環境的變化。
與此同時，隨著FPGA技術的發展，芯片的性能越來越強、規模越來越大、開發的周期越來越長，使得芯片設計業正面臨一系列新的問題：設計質量難以控制，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設計并經過驗證的IP核，從而專注于整個系統的設計，提高設計的效率和正確性，降低成本。目前數字IP已得到了充分的發展，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，根據當前的環境進化出相應的電路，并能夠在普通的可重構器件中實現。
1 什么是可進化IP核
從進化硬件的經驗可知，系統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的不可變的電路來實現。同樣，使用IP核構造的系統也是有些IP核是可進化的，有些IP核是不可變的。可進化的那些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部電路。當不再需要適應
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