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《基于FPGA動態(tài)可重構(gòu)技術(shù)的仿生容錯系統(tǒng)研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、基于FPGA動態(tài)可重構(gòu)技術(shù)的仿生容錯系統(tǒng)研究摘要Ca年來應(yīng)用生物概念解決工程問題是很熱門的方法，例如遺傳算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、人工智能等。本文的仿生容錯方法也屬于這個范疇，它的靈感來源于生物細胞的胚胎發(fā)展過程。由相同處理單元陣列組成的并行系統(tǒng)，在處理許多計算密集型的應(yīng)用上是非常有效的。本論文的目的就是設(shè)計一個并行系統(tǒng)，由生物細胞的胚胎發(fā)展過程得到靈感，使其具有自檢測和自修復(fù)能力，并能容易地配置成由相同處理單元組成的陣列形式。最后在一個基于MUXTREEFPGA的二次模型上實現(xiàn)了一個仿生容錯加法器的設(shè)計。由于模式復(fù)雜、尺寸和形狀可變的大規(guī)模
2、可編程邏輯單元的配置，同細胞自動機里的自復(fù)制十分相似。因此我們希望利用后者的知識，開發(fā)出一種新方法應(yīng)用于前者。這項研究的第一個任務(wù)就是要開發(fā)一個新型自復(fù)制細胞自動機，它可以對單元陣列進行配置和劃分，用戶根據(jù)特定的應(yīng)用，能夠?qū)﹃嚵泻吞幚砥鞯拇笮∵M行編程。同時它要盡量簡單以便于硬件實現(xiàn)。第二個主要研究方向是，開發(fā)具有自檢測和自修復(fù)功能的MUXTREEFPGA的二次模型。這里面臨的主要挑戰(zhàn)是，要求所用的邏輯數(shù)最少，同時又要滿足仿生系統(tǒng)的要求。在設(shè)計自檢測機制時，采用了部分在線(電路運行中)部分下線(電路處于配置階段)的混合方法。自修復(fù)是用
3、一個非常簡單的配置機制實現(xiàn)的，通過它可以使備用單元自動地代替出錯單元，保證系統(tǒng)的正常運行。我們在XilinxFoundationFPGA的開發(fā)系統(tǒng)中，進行了具體的電路設(shè)計和功能仿真，并在XilinxVirtex-EXCV600E芯片上進行了硬件實現(xiàn)，得到了比較滿意的結(jié)果。少本論文的章節(jié)是這樣安排的:第一章介紹了容錯系統(tǒng)研究的基本知識和技術(shù);第二章介紹了仿生容錯系統(tǒng)的設(shè)計原理，重點介紹了自復(fù)制和自修復(fù)的設(shè)計。也對仿生容錯系統(tǒng)作了可靠性分析;第三章介紹了基于MUXTREEFPGA仿生容錯模型的建立及其硬件實現(xiàn)。第四章是實驗部分，首先基于
4、MUXTREE容錯模型設(shè)計了一個仿生容錯加法器，然后又基于傳統(tǒng)的三模冗余結(jié)構(gòu)設(shè)計了一個容錯加法器，通過比較，驗證了仿生容錯方法的優(yōu)越性;第五章是總結(jié)和展望，對本論文作了總結(jié)，并對將來容錯技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用作了展望。關(guān)鍵詞:容錯，、胚胎電子學(xué)，一自復(fù)sl},自修復(fù)‘MuxTreeFPGATheResearchontheBio-inspiredFault-toleranceSystemBasedonFPGADynamicRe-AbstractRecently,itisverypopulartoapplybiologicalconcept
5、tosolveengineeringproblem,suchasGA(geneticNN(neuralnetwork)andAI(artificialintelligence).Thebio-inspiredfaulttolerance,whichdrawsinspirationfromtheembryologicalprocessesoflivingbeings,alsobelongstothecategory.Theparallelsystemswhichconsistofanarrayofidenticalprocessing
6、elementsexecutingthesameoperationsarrayprocessorsareveryinterestingapproachesforhandlingmanycomputationallyintensiveapplications.Themaingoalofthethesiswasthereforetodesignsuchaparallelsystem,drawinginspirationfromtheworldofbiologicalorganismsoastorenderitcapableofbuilt
7、-inself-testandself-repair,aswellasofbeingeasilyconfiguredasanarrayofidenticalprocessors(thecells).Atlast,weimplementabi。一，aspiredfault-toleranceadderonasecondarymodelofFPGA-MuxTreeFPGA.Theconfigurationoflargearraysofprogrammablelogicelementsofvariablesizeandshapewitha
8、repetitivepaternofidenticalprocessingelementsbearsastrongresemblancetotheproblemofself-replicationincellularautomata.
