一种基于GEP的演化硬件复杂电路优化算法

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1、co唧纰r蜥e咖唧dApP比如瑚计算机工程与应用2∞8，44(18)83一种基于GEP的演化硬件复杂电路优化算法李康顺m，梁九生-，张文生z，李元香，LIKang—shunl一，uANGJiu—shen91，zHANGwen—shen92，uYu锄-xi觚931．江西理工大学信息工程学院，江西赣州3410002．中国科学院自动化研究所，北京1000833．武汉大学软件工程国家重点实验室，武汉4300721．Sch00lofInforrnationEnginee而ng，Jian鲥Unive璐时ofScience&Technology，Ga眦h

2、叫，Ji明铲i341000，Chi衄2．IIIstituteofAutomation，ChineseAcademyofSciences，Beijing100083，China3．StateKeyI且boratory“SofhareEn西nee五ng，WuhanUnive璐ity，Wuhan430072，Chin8LIl【ang_sh姗，L队NGJiu-sheng．zHANGw蛐-shelIg，eta1．optillliza如naI刚伽nforc伽IpⅡ∞tedci硼lithsed佃GEP．ComputerEngin卯ringandAppH明

3、Ho璐．2∞8．44(18)：83一黼．Abs咖ct：EvolutionaryHaIdware(EHW)isanew‰u8inrecentre∞afchwork．nenewmetllodofde8晒hardwareistocom—bineevolutionalgo“thmwithpmgmmmablelogicdevice．Optimizationgatecircuitisamainre∞archdomainofEHW．Anewalgo—rithmtooptimizethecomplica￡edcircu“byusingCeneExpress

4、ionProgramming(CEP)isproposedinthispaper．7I’heexperimentsdemonstratethatthisalgorithmhasnotonlyf妇tconvergentspeedbutalsoitcanbeusedto叩timizelargescaleofcircuitstnJcturee佑cientlyandconque碍theslowconvergentspeedevennoconvergencecomparedwithtraditi伽almethods．Keywords：GeneExpr

5、essionPmgmmming(GEP)；EvolutionaryHardware(EHW)；optimizationcircuit摘要：演化硬件是近年来新兴的研究热点，它是演化算法和可编程逻辑器件相结合而形成的硬件设计新方法。在演化硬件中门电路的优化设计是一个重要的研究领域。提出一种新的基于基因表达式程序设计(GEP)的算法来进行复杂优化电路的设计，通过仿真实验表明，该算法不仅收敛速度快。而且还能利用该算法优化大规模的门电路，克服了传统优化方法的求解速度慢甚至不收敛等缺点。，该算法较传统的电路优化方法更简单、更高效。关键词：基因表达式程序

6、设计；演化硬件；优化电路Dol：10-377踟．issn．1002．8331．2008．18．026文章编号：1002．8331【2008)18—0083—04文献标识码：A中图分类号：11P302；TN702演化硬件旧(EvolvabIeHardware，EHw)是在20世纪90年代提出来的一种新的硬件设计方法。演化硬件可以用下面的公式来形象地定义演化硬件月：EAs+PLDs=EHw，即：演化算法+可编程逻辑器件=演化硬件。电路的演化设计基本思想是将电路的结构和参数等作为演化算法的染色体位串来进行编码，将电路要实现的功能作为个体的适应度，

7、通过演化遗传操作来得到满足特定逻辑功能的电路。数字电路是演化硬件的一个重要方面，演化算法能有效地对复杂电路进行优化。逻辑电路是集成电路的主要组成部分，它可以用真值表或逻辑函数来描述。在实际工作中，常用代数法或卡诺图法进行优化，但当功能复杂，变量较多时它们的优化就比较困难。本文用遗传基因表达式来实现对复杂电路进行优化。1逻辑函数优化的方法间一个电路各个门电路之间的关系可以利用逻辑代数抽象为数学表达式，得出相应的逻辑函数，根据逻辑函数的不同特点，可以用多种方法表示逻辑函数：(1)函数表达式，对于逻辑关系比较复杂、逻辑变量比较多的逻辑问题，是一种

8、简洁的表示方法，便于利用公式进行逻辑运算和化简，如例l，删C+A曰c“cD+cD。(2)真值表，它可以较容易根据逻辑功能直接列出来，抽象成为数学问题，直观、明了。(3)逻辑图，逻