基于多目标遗传算法的软硬件划分算法

论文摘要

软硬件划分是软硬件协同设计中的关键技术。软硬件划分是指在系统设计时,确定各个功能模块是采取软件还是硬件的实现方式。软件实现的特点是灵活、成本低;而硬件实现的特点是速度快,但成本高。如何兼顾系统的速度、成本、面积与功耗,达到最佳结合,是软硬件划分要解决的问题。软硬件划分的结果直接决定系统设计的优劣。针对嵌入式系统软硬件协同设计中的软硬件划分问题,本文提出了一种基于多目标遗传算法软硬件划分方法,可以同时兼顾系统性能以及时间、功耗、面积与成本等指标,实现嵌入式系统的多目标优化。本文通过定义种群分布参数,实现交叉概率和变异概率根据种群分布情况自适应地变化;通过引进自适应过滤相似个体方法,可以有效地防止种群前期出现早熟现象;提高了算法的稳定性和效率。最后,实验结果表明该算法可以有效地解决嵌入式系统的软硬件划分问题。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 设计方法简介
• 1.2.1 传统设计方法
• 1.2.2 软硬件协同设计方法
• 1.3 软硬件划分技术
• 1.4 本文研究内容
• 第二章 软硬件划分系统描述
• 2.1 软硬件划分系统的要求
• 2.2 软硬件划分系统建模方法
• 2.2.1 有限状态机建模方法
• 2.2.2 数据流程图建模方法
• 2.2.3 Petri网建模
• 2.2.4 UML建模
• 2.2.5 离散事件系统建模
• 2.3 软硬件划分系统的形式化定义
• 2.4 软硬件划分中的涉及到的问题
• 第三章 优化算法
• 3.1 组合优化问题
• 3.2 局部最优和全局最优
• 3.3 优化算法简介
• 3.3.1 局部搜索算法
• 3.3.2 蒙特卡罗算法
• 3.3.3 蚁群算法
• 3.3.4 禁忌搜索算法
• 3.3.5 模拟退火算法
• 3.3.6 遗传算法
• 3.4 优化方法比较与总结
• 第四章 多目标优化问题
• 4.1 多目标优化方法简介
• 4.2 多目标优化问题描述
• 4.3 多目标优化问题的数学定义
• 4.4 求解约束多目标优化问题的数学方法
• 4.5 多目标优化与遗传算法
• 第五章 基于多目标遗传算法的软硬件划分方法
• 5.1 软硬件划分模型
• 5.1.1 目标架构
• 5.1.2 目标架构系统建模
• 5.2 多目标优化问题
• 5.3 求解多目标优化问题的遗传算法
• 5.3.1 遗传编码
• 5.3.2 初始化种群
• 5.3.3 目标函数与约束条件
• 5.3.4 适应度函数
• 5.3.5 遗传选择机制
• 5.3.6 遗传演化策略
• 5.4 系统的设计与实现
• 5.5 试验结果及分析
• 第六章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 研究成果