基于虚拟可重构电路的演化平台设计
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电路演化依 靠演化 算法实现对电路编码 的优化搜 索， 算法性 能 的优 劣 直接决 定 了 电路 演 化 的效 率 。 为 了能成功演化 出正确 电路并尽 量减少 演化 代数 ， 文
中采用 了较 为成 熟 的笛 卡尔 遗传 编程 （ ａ ｅｉ ｅ Ｃ ｒ ｓ ｎＧ — ｔ ａ
ｎｔ ｏ ｒ ｅｃＰ ｇａ ｎ 。 Ｇ ） ， ｉｒ ｍｍｉ Ｃ Ｐ ¨ 并在此 算法 上加入 （ ＋ ｇ １ 入 演化策略 （ ｖｌｔ ｎｒ ｔ ｔ ｙ Ｅ ） ， ） Ｅ ｏ ｉ ａｙＳｒ ｅ ， Ｓ ¨ 以提高演 ｕｏ ａｇ
力 验证 了新 的途 径 。
关键 词 ： 仿生 ； 可重 构 电路 ； 电磁 虚拟 演化硬 件 ； 有效性 ； 速性 快 中图分 类号 ：Ｐ ０ Ｔ ３２ 文献标 识码 ： Ａ 文章 编号 ： ７ — ２ Ｘ ２ １ Ｊ７ ０ １— ３ １ ３ ６９ （０ １０ ～ ２４ ０ ６
Ｄｅ ｉ ｎ ｏ ｏｖ ｂ ｅ Ｐｌｔｏ ｍ ｓ ｄ ｏ ｒｕ ｌＲｅ ｏ ｆｇ ｒ ｂ ｅ Ｃｉｃ ｉ ｓｇ ｆＥｖ ｌａ ｌ ａ ｆ ｒ Ｂａ ｅ ｎ Ｖｉｔ ａ ｃ ｎ ｕ ａ ｌ ｒ ｕ ｔ ｉ
进 虚拟可重 构 电路 的思 想 ， ’ 设计 一种 快 速 高效 的
演 化平台。
义为演化算法和可编程器 件的有机 结合体 “ 。演 化 算法 （ ｖｌｔ ｎｒ ｌｏ ｔｍ， Ａ） Ｅ ｏ ｉ ａｙＡｇｒｈ Ｅ 是一类模 拟 自然 界 ｕｏ ｉ
ｌ 虚拟可重构 电路 பைடு நூலகம்
收藕 日期 ： ｌ — ２ ２ ； 回 日 ： １— ４ ０ ２ Ｏ ｌ—３修 ０ 期 ２ Ｉ ｏ— ３ ０ 基金项 目： 国防科技重点实验室基金项 目（ １０ ８０ ０ ００ ） ９ ４ Ｃ ７ ２ ２ ８ ３ 作者简介 ： 解双建 （９ ６ ， 陕西 咸阳人 ， １ ８ 一） 男， 硕士研究生 ， 究方向 研 为计算机体 系结构 ； 原 亮， 教授 ， 士生 导师 ， 究方 向为计算 机 硕 研
虚拟可 重构 电路 （ ｉｕｌ ｅｏ ｆ ｕａｌ Ｃｒｕ ｓ Ｖｒ ａ Ｒ ｃｎ ｇｒｂ ｉ ｉ ， ｔ ｉ ｅ ｃ ｔ
Ｖ Ｃ） Ｒ 是一种基于商业 Ｆ Ｇ Ｐ Ａ的快速可重构平 台， 以 可 减小基 因长度 ， 实现更加有效的染色体编码 ， 提高 内部
重构速度 ， 而为 Ｅ Ｗ 提供 了一个 更为 简单 有效 的 从 Ｈ
及大量的可配置管脚 ， 其在线 可编程 技术 则进一 步提 高 了其应用 的灵活性 和 自由度 ， 而为演 化硬 件的 实 从
现创造 了坚实 的硬件基础 。
传统 、 行之有效 的电磁 防范措施 在 目前新的工业 、 生活 和战争环境 等条件下 ， 又面 临着新 的挑 战。电磁仿 生
学 的出现则 为解决此类问题提供 了理论基础 。电磁
中Ｐ Ｅ内部功能电路 ， 而完成 预期 电路 的演化生成。 从
本 实验的 Ｖ Ｃ由 １ ｘ Ｒ ０ ８的 Ｐ Ｅ阵列构成 ， 每个 Ｐ Ｅ 经 编程都 可实现 ８个不 同的基本 功能 （ 连线 或 门级 电 路 ）且其 中嵌有 Ｄ触发器 ， ， 以便数据 能实现流水线式
处理 。
３ 演化算 法改进
ｖ ｌ ｃ ｅｓｔ ｍｐ ｏ ｅｔｅｃ ｐ ｂｌ ｆ ｏｓ － ｅｉ ａ ｃ ｎ ｄｄ ｆｎ ｆ ｅ ｓ ｖ ｌ ｔ ｎｃｓ ｓ ｍ ｉ ｏ ｌ ａｅ ｌ ｔ ｍａ ｎ ｔ ｖ ｏ － ｅ ａｃ ｓ ｏｉ ｒ ｖ ｈ ａ ｉ ｔ ｏ ｎ ｉ ｒｓ ｔ ｅａ ｅｅ ｓ ｏ ｎ ｉ ｅ ｅ ｒ ｉ ￣ ｎｃ ｍｐ ｃ ｔ ｅ ｒ ｇ ｅ ｃｅ ｉ ｎ ａ ｉ ｙ ｅ ｓｎ ｅ ｓ ｔ ｅｃ ｏ ｉ ｙ ｉ ｄ ｅ ｏ ｃ ｉ ｎ ｒ
（ ） 个单 元都 可 以下载 到 Ｆ Ｇ 中 ， ２各 ＰＡ 采用 流水
线式在片进 化 ， 而 去除用 来 与 Ｐ 从 ｃ机 之 间进 行 数据
交换 的速 度瓶颈 ；
（ ） 以根据 目标 电路 进行 严格设 计 ， ３可 减小 所 需 资源粒度 ， 更好 实现特定应用电路。
用二维 Ｐ Ｅ阵列结构 ， 每一个 Ｐ Ｅ由多路选择器 和不 同 功能 电路 Ｆ组成 ， 其部分 输入可 以连接 到前一列 或几 列 的输 出上 ， 一部 分是 控 制信 号 和外 接输 入 信号 。 另 在演化过程 中 ， 通过改变 不 同列 Ｐ Ｅ间的连线 ， 随机选
Ａｂ ｔａ ｔ： ｓｄ ｏ ｈ ｌｃｒ ｍａ ｎ ｔｃｂｉｎｃ ｎ ｅｏ ｅａ ｎｇｍｅ ｈ ｎｓ ｏｆｉｔ ｎｉ ｖ ｌ ａ ｌ ａｄｗａｅ，ａｌｅ ｏｕ ｏ ａｙｐａ ｏ ｍ ｓ ｓｒ ｃ Ｂａｅ ｎ ｔｅｅｅ ｔｏ ｇ ｅｉ ｏ ｉｓａ ｄｔ ｐ ｒｔ ｃ ａ ｉｍ ｎｒ ｓｃｅ ｏｖ ｂｅｈ ｒ ｈ ｉ ｉ ｒ ｌ ｖ ｌｔ ｎ ｒ ｌｔ ｒ ｉ ｉ ｆ
随着 电磁仿生 和 Ｅ Ｗ 工作 的深入 开展 ，Ｐ Ｈ Ｆ ＧＡ在 设计子 系统 重构 时存在 的 问题也 日益显 现。实 际上 ， ＦＧ Ｐ Ａ在实现局部资 源（ 包括可编程单元 的使 用粒度 、 配置位流 的结构组成 等 ） 的快速动 态可重构 方面性 能
欠佳 。为减小 可重 构子 系统带 来 的负影 响 ， 中引 文
体系结 构、 电磁仿生理论 与实现 。
第７ 期
解 双建等 ： 基于虚拟可重构 电路 的演 化平 台设计
・１ ２５・
内进化 技术途径 。 Ｖ Ｃ包 含 有 以下 四个 单 元 ： 编 程 单 元 （ ｒ— Ｒ 可 Ｐｏ ｇａ ｒ ｍｍａｌ Ｅｅ ｎ， Ｅ） 可编 程连线 网络 、 ｂｅ ｌ ｍｅｔ Ｐ 、 配置 存储 器和配置管脚 ， 电路结 构如 图 １所示 。Ｖ Ｃ一般采 其 Ｒ
０ 引 言
近些年来 ， 随着 电路集成度 的大幅度提高 ， 使得 电 子设备对各种 电磁 能量越 来越 敏感 ， 多 电子 系统 在 诸
复杂恶劣 的电磁环境下 的抗 干扰 能力 大幅下 降 。许 多
遗传进化规律的仿 生学算 法 ， 是演 化硬 件 的核心 。现 场可编程 门阵列 （ ｉｄＰｏｒｍ ｂｅＧ ｔ Ａ ｒｙ Ｆ － Ｆｅ ｒｇａ ｍａｌ ａ ｒ ， Ｐ ｌ ｅ ａ Ｇ 拥有高度集成 的可编程 单元 、 Ａ） 丰富 的连线 资源 以
化速度 ， 实现快速 收敛 。
针对基于 二维 网格 的 Ｐ Ｅ结 构 ， Ｇ Ｃ Ｐ的数据 结构 可 以定义为序列 Ｐ＝｛ （ ； 。ｎ ） Ｆ ｎ） ｎ ， ｚ 。 Ｇ ｎ， ， ， （ ，，ｎ ，｝ ｎ 其 中 ，。ｎ 分别表示输入节点数 、 出节点数 、 ｎ ， 输 每个
图 １ 虚 拟 可 重 构 电路 结 构 图
ｏ ｈ ａｉｏ Ｃａｔ ｉ ｅｅ ｃ ｒｇａ ｎｔ ｂｓ ｆ ｒ ｓ ｎｇｎ ｔ ｏ ｒｍｍｉｇｐ ｍｏｅ ｙａｄｎ １ ）ｅｏｕ ｏ ａｙｓａ ｇ ．Ｔ１ ｘ ｅ ｍｅｔ ｒｖｓｔ ａｉｉ ｄ ｅ ｓ ｅａ ｉｐ ｎ ｒ ｔｄｂ ｄ ｉｇ（ ＋ ｏ ｖｌｔ ｎｒ ｔ ｔ ｙ １ｓ ｐｒ ｎ ｏ ｅ ｅｖ ｄｔ ａ ｉ ｒｅ ｉｅ ｉ ｐ ｈ ｌ ｙｎ
仿生 学借 助生物进化 的概念并 结合 传统 方法 ， 为提高
系统可靠性研究开辟 了新 的方 向。 目前 ， 与仿 生 电路
构建 研究最为接近 、 目前能 够作为 电磁仿 生研 究直 且 接依 托的技术基础 当属演化硬件技术 。
演化硬 件 （ ｖｌａｌ Ｈ ｒｗ ｒ，Ｅ Ｗ ） 简 单 定 Ｅ ｏｖｂｅ ａｄ ａ ｅ Ｈ 可
一
２ 演 化 平 台结 构 设 计
文 中设计 的演化平 台是 以 Ｆ Ｇ Ｐ Ａ为 硬件 载体 ， 以 Ｖ Ｃ为 电路基础 ， Ｒ 实现电路可重 构的演 化平 台。其 系 统结构 由 Ｆ Ｇ Ｖ Ｃ、 Ｐ 和 Ｐｏｅｓｒ Ｐ Ａ、 Ｒ Ｇ Ｕ ｒｃｓ 组成 ， 图 ２ ｏ 如
所示 。其 中 ， 因编 程单 元 （ ｅｅ ｃＰｏ ｒ 基 Ｇ ｎ ｔ ｇａ ｎ － ｉ ｒ ｍｍｉ Ｕ ｇ
（ 军械工程学院 计算机工程 系， 河北 石家庄 ０００ ） ５０ ３
摘 要 ： 论 了电磁 仿生 和演 化硬 件内进 化运 行机 制 的基 础上 ， 对复 杂 电磁环 境 下 电子 系统 的 可靠 性 问题 进行 研 究 。 在讨 针 为实现 系统 功能 自修 复 ， 引进虚 拟可 重构 电路技 术 ， 计 并实 现 了演 化平 台。在 传 统 Ｃ Ｐ模 型 上 改进 加 入 （ ＋ ） 设 Ｇ １ 入 演化 策 略 ， 用 内进 化 方式 ， 了 ２ 采 完成 位乘 法器 的演 化 ， 实验得 出的平均 演化 代数 约在 ５０代左 右 ， 明 了此平 台 的可行 性和快 速 ５ 证 性 。从 而 为研究 电路 的演化 生成 和 自修 复工作 提供 有效 的实 验环境 ， 提高 电子 系统 在 复杂 电磁 环 境下 的抗扰 和 防护 能 为
ｒ ａｉ ｅ ｙ ｉ ｌ ｍｅ ｔ ｇ ｖ ｒｕ ｌｒ ｃ ｎ ｇ ｒ ｂ ｅ ｃｒ ｕ ｔ ｅ ｌ ｄ ｂ ｍｐ ｅ ｎ ｉ ｉｔ ａ ｅ ｏ ｆ ｕ ａ ｌ ｉ ｉ．Ｔｈ ｖ ｌ ｔ ｎ ｏ ２一 ｌ ｌ ｐ ｉ ｒ ｚ ｎ ｉ ｃ ｅ ｅ ｏ ｕ ｏ ｆ ｂｉ ｍｕ ｔ ｌ ，ｗｈ ｃ ｔ ｉ ｅ ｎｒｎｓ ｖ ｌ ｔｏ ｉ ｉ ｅ ｉ ｈ ｕ ｌｚ ｓｉ ｔ ｉ ｅ ｏｕ ｉ ｎ．ｉ ｏ ｌｔｄ ｉ ｉ ｃ ｓｃ ｍｐ ｅｅ
第２ １卷
第 ７期
计 算 机 技 术 与 发 展
ＣＯＭＰ ＵＴＥＲ ＴＥ ＣＨＮＯＬ ＯＧＹ ＡＮＤ ＤＥＶＥＬ ０ＰＭＥＮ Ｔ
Ｖ １ ２ Ｎｏ ７ ｏ． １ ．
２ ］ 年 ７月 ０１
Ｊ ｌ ２ １ ｕｙ ０ １
基 于 虚 拟 可 重构 电路 的演 化 平 台设 计
解双建 ， 原 亮， 满梦华 ， 周永 学
ｃ ｌｒｔ ｆｔｅｐａｆ ｒ ａ ｄｐ ｏ ｉｅ ｎ ｉｏ ｍｅ ｔ ｏ ｅｅ ｏｌｉ ｎ ｒ ｅ ｅａ ｏ ｄ ｓｌ－ ｅ ａｒｏ ｉ ｕｔ．Ａｄｄｔ ｎ ｌ ｔ ｉ ｉ ｏ ｅｅｉｙ ｏ ｌｔｏｍ ｒ ｖｄ ｓａ ｅ ｖｒｎ ｎ ｒｔ ｖ ｕｔ ａｙｇ ｎ ｒｔ ｎ ａ ｅｆ ｒｐ ｉ ｆｃｒ ｉ ｈ ｎ ｎ ｆ ｈ ｏ ｉ ｎ ｃ ｓ ｉ ｏ ａｌ ｈ ｓ ｓａ１ － ｉ ｙ。 １
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Ｐ Ｅ最多输入节点数 。对于一个 即定 的Ｐ Ｅ阵列 ， ， ｎ， ｎ 的值是 固定 的 。 ， 表示 了二 维 网格 的行数 和列
数， 序列 Ｇ是对 ｎ，。 ｎ 的基因表达式 ， ｎ 和 序列 Ｆ是对 ｎ 个功 能单元 的编 码。 一般表 示前馈 层数 ， 指某 ， 是
Ｘ Ｅ Ｓ ｕｎ －ｉ ，Ｙ Ａ Ｌａ ｇ ＭＡＮ Ｍｅ ｇ ｈ ａ Ｚ Ｉ ｈ ａ ｇ ｊ ｎ Ｕ Ｎ ｉｎ ， ａ ｎ － ｕ ， ＨＯＵ Ｙ ｎ － ｕ ｏｇ ｘｅ
（ ｅ ａ ｍｅｔ ｆ ｏ ｕｅ ｎ ｉ ｅｉｇ Ｏ ｄ ａｃ ｎｉｅｒ ｇＣ ｌ ｇ 。 ｈ ｉｚｕ ｇ００ ０ Ｃ ｉａ Ｄ ｐｒ ｎ ｍｐ ｔ Ｅ ｇｎ ｒ ， ｒｎ ｎｅＥ ｇｎ ｉ ｏｌ ｅ Ｓ ｉａｈａ ５ ０ ３ ｈ ） ｔ ｏＣ ｒ ｅ ｎ ｎ ｅ ｊ ｎ Ｉ ｎ
中采用 了较 为成 熟 的笛 卡尔 遗传 编程 （ ａ ｅｉ ｅ Ｃ ｒ ｓ ｎＧ — ｔ ａ
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力 验证 了新 的途 径 。
关键 词 ： 仿生 ； 可重 构 电路 ； 电磁 虚拟 演化硬 件 ； 有效性 ； 速性 快 中图分 类号 ：Ｐ ０ Ｔ ３２ 文献标 识码 ： Ａ 文章 编号 ： ７ — ２ Ｘ ２ １ Ｊ７ ０ １— ３ １ ３ ６９ （０ １０ ～ ２４ ０ ６
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进 虚拟可重 构 电路 的思 想 ， ’ 设计 一种 快 速 高效 的
演 化平台。
义为演化算法和可编程器 件的有机 结合体 “ 。演 化 算法 （ ｖｌｔ ｎｒ ｌｏ ｔｍ， Ａ） Ｅ ｏ ｉ ａｙＡｇｒｈ Ｅ 是一类模 拟 自然 界 ｕｏ ｉ
ｌ 虚拟可重构 电路 பைடு நூலகம்
收藕 日期 ： ｌ — ２ ２ ； 回 日 ： １— ４ ０ ２ Ｏ ｌ—３修 ０ 期 ２ Ｉ ｏ— ３ ０ 基金项 目： 国防科技重点实验室基金项 目（ １０ ８０ ０ ００ ） ９ ４ Ｃ ７ ２ ２ ８ ３ 作者简介 ： 解双建 （９ ６ ， 陕西 咸阳人 ， １ ８ 一） 男， 硕士研究生 ， 究方向 研 为计算机体 系结构 ； 原 亮， 教授 ， 士生 导师 ， 究方 向为计算 机 硕 研
虚拟可 重构 电路 （ ｉｕｌ ｅｏ ｆ ｕａｌ Ｃｒｕ ｓ Ｖｒ ａ Ｒ ｃｎ ｇｒｂ ｉ ｉ ， ｔ ｉ ｅ ｃ ｔ
Ｖ Ｃ） Ｒ 是一种基于商业 Ｆ Ｇ Ｐ Ａ的快速可重构平 台， 以 可 减小基 因长度 ， 实现更加有效的染色体编码 ， 提高 内部
重构速度 ， 而为 Ｅ Ｗ 提供 了一个 更为 简单 有效 的 从 Ｈ
及大量的可配置管脚 ， 其在线 可编程 技术 则进一 步提 高 了其应用 的灵活性 和 自由度 ， 而为演 化硬 件的 实 从
现创造 了坚实 的硬件基础 。
传统 、 行之有效 的电磁 防范措施 在 目前新的工业 、 生活 和战争环境 等条件下 ， 又面 临着新 的挑 战。电磁仿 生
学 的出现则 为解决此类问题提供 了理论基础 。电磁
中Ｐ Ｅ内部功能电路 ， 而完成 预期 电路 的演化生成。 从
本 实验的 Ｖ Ｃ由 １ ｘ Ｒ ０ ８的 Ｐ Ｅ阵列构成 ， 每个 Ｐ Ｅ 经 编程都 可实现 ８个不 同的基本 功能 （ 连线 或 门级 电 路 ）且其 中嵌有 Ｄ触发器 ， ， 以便数据 能实现流水线式
处理 。
３ 演化算 法改进
ｖ ｌ ｃ ｅｓｔ ｍｐ ｏ ｅｔｅｃ ｐ ｂｌ ｆ ｏｓ － ｅｉ ａ ｃ ｎ ｄｄ ｆｎ ｆ ｅ ｓ ｖ ｌ ｔ ｎｃｓ ｓ ｍ ｉ ｏ ｌ ａｅ ｌ ｔ ｍａ ｎ ｔ ｖ ｏ － ｅ ａｃ ｓ ｏｉ ｒ ｖ ｈ ａ ｉ ｔ ｏ ｎ ｉ ｒｓ ｔ ｅａ ｅｅ ｓ ｏ ｎ ｉ ｅ ｅ ｒ ｉ ￣ ｎｃ ｍｐ ｃ ｔ ｅ ｒ ｇ ｅ ｃｅ ｉ ｎ ａ ｉ ｙ ｅ ｓｎ ｅ ｓ ｔ ｅｃ ｏ ｉ ｙ ｉ ｄ ｅ ｏ ｃ ｉ ｎ ｒ
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（ ） 以根据 目标 电路 进行 严格设 计 ， ３可 减小 所 需 资源粒度 ， 更好 实现特定应用电路。
用二维 Ｐ Ｅ阵列结构 ， 每一个 Ｐ Ｅ由多路选择器 和不 同 功能 电路 Ｆ组成 ， 其部分 输入可 以连接 到前一列 或几 列 的输 出上 ， 一部 分是 控 制信 号 和外 接输 入 信号 。 另 在演化过程 中 ， 通过改变 不 同列 Ｐ Ｅ间的连线 ， 随机选
Ａｂ ｔａ ｔ： ｓｄ ｏ ｈ ｌｃｒ ｍａ ｎ ｔｃｂｉｎｃ ｎ ｅｏ ｅａ ｎｇｍｅ ｈ ｎｓ ｏｆｉｔ ｎｉ ｖ ｌ ａ ｌ ａｄｗａｅ，ａｌｅ ｏｕ ｏ ａｙｐａ ｏ ｍ ｓ ｓｒ ｃ Ｂａｅ ｎ ｔｅｅｅ ｔｏ ｇ ｅｉ ｏ ｉｓａ ｄｔ ｐ ｒｔ ｃ ａ ｉｍ ｎｒ ｓｃｅ ｏｖ ｂｅｈ ｒ ｈ ｉ ｉ ｒ ｌ ｖ ｌｔ ｎ ｒ ｌｔ ｒ ｉ ｉ ｆ
随着 电磁仿生 和 Ｅ Ｗ 工作 的深入 开展 ，Ｐ Ｈ Ｆ ＧＡ在 设计子 系统 重构 时存在 的 问题也 日益显 现。实 际上 ， ＦＧ Ｐ Ａ在实现局部资 源（ 包括可编程单元 的使 用粒度 、 配置位流 的结构组成 等 ） 的快速动 态可重构 方面性 能
欠佳 。为减小 可重 构子 系统带 来 的负影 响 ， 中引 文
体系结 构、 电磁仿生理论 与实现 。
第７ 期
解 双建等 ： 基于虚拟可重构 电路 的演 化平 台设计
・１ ２５・
内进化 技术途径 。 Ｖ Ｃ包 含 有 以下 四个 单 元 ： 编 程 单 元 （ ｒ— Ｒ 可 Ｐｏ ｇａ ｒ ｍｍａｌ Ｅｅ ｎ， Ｅ） 可编 程连线 网络 、 ｂｅ ｌ ｍｅｔ Ｐ 、 配置 存储 器和配置管脚 ， 电路结 构如 图 １所示 。Ｖ Ｃ一般采 其 Ｒ
０ 引 言
近些年来 ， 随着 电路集成度 的大幅度提高 ， 使得 电 子设备对各种 电磁 能量越 来越 敏感 ， 多 电子 系统 在 诸
复杂恶劣 的电磁环境下 的抗 干扰 能力 大幅下 降 。许 多
遗传进化规律的仿 生学算 法 ， 是演 化硬 件 的核心 。现 场可编程 门阵列 （ ｉｄＰｏｒｍ ｂｅＧ ｔ Ａ ｒｙ Ｆ － Ｆｅ ｒｇａ ｍａｌ ａ ｒ ， Ｐ ｌ ｅ ａ Ｇ 拥有高度集成 的可编程 单元 、 Ａ） 丰富 的连线 资源 以
化速度 ， 实现快速 收敛 。
针对基于 二维 网格 的 Ｐ Ｅ结 构 ， Ｇ Ｃ Ｐ的数据 结构 可 以定义为序列 Ｐ＝｛ （ ； 。ｎ ） Ｆ ｎ） ｎ ， ｚ 。 Ｇ ｎ， ， ， （ ，，ｎ ，｝ ｎ 其 中 ，。ｎ 分别表示输入节点数 、 出节点数 、 ｎ ， 输 每个
图 １ 虚 拟 可 重 构 电路 结 构 图
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仿生 学借 助生物进化 的概念并 结合 传统 方法 ， 为提高
系统可靠性研究开辟 了新 的方 向。 目前 ， 与仿 生 电路
构建 研究最为接近 、 目前能 够作为 电磁仿 生研 究直 且 接依 托的技术基础 当属演化硬件技术 。
演化硬 件 （ ｖｌａｌ Ｈ ｒｗ ｒ，Ｅ Ｗ ） 简 单 定 Ｅ ｏｖｂｅ ａｄ ａ ｅ Ｈ 可
一
２ 演 化 平 台结 构 设 计
文 中设计 的演化平 台是 以 Ｆ Ｇ Ｐ Ａ为 硬件 载体 ， 以 Ｖ Ｃ为 电路基础 ， Ｒ 实现电路可重 构的演 化平 台。其 系 统结构 由 Ｆ Ｇ Ｖ Ｃ、 Ｐ 和 Ｐｏｅｓｒ Ｐ Ａ、 Ｒ Ｇ Ｕ ｒｃｓ 组成 ， 图 ２ ｏ 如
所示 。其 中 ， 因编 程单 元 （ ｅｅ ｃＰｏ ｒ 基 Ｇ ｎ ｔ ｇａ ｎ － ｉ ｒ ｍｍｉ Ｕ ｇ
（ 军械工程学院 计算机工程 系， 河北 石家庄 ０００ ） ５０ ３
摘 要 ： 论 了电磁 仿生 和演 化硬 件内进 化运 行机 制 的基 础上 ， 对复 杂 电磁环 境 下 电子 系统 的 可靠 性 问题 进行 研 究 。 在讨 针 为实现 系统 功能 自修 复 ， 引进虚 拟可 重构 电路技 术 ， 计 并实 现 了演 化平 台。在 传 统 Ｃ Ｐ模 型 上 改进 加 入 （ ＋ ） 设 Ｇ １ 入 演化 策 略 ， 用 内进 化 方式 ， 了 ２ 采 完成 位乘 法器 的演 化 ， 实验得 出的平均 演化 代数 约在 ５０代左 右 ， 明 了此平 台 的可行 性和快 速 ５ 证 性 。从 而 为研究 电路 的演化 生成 和 自修 复工作 提供 有效 的实 验环境 ， 提高 电子 系统 在 复杂 电磁 环 境下 的抗扰 和 防护 能 为
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第２ １卷
第 ７期
计 算 机 技 术 与 发 展
ＣＯＭＰ ＵＴＥＲ ＴＥ ＣＨＮＯＬ ＯＧＹ ＡＮＤ ＤＥＶＥＬ ０ＰＭＥＮ Ｔ
Ｖ １ ２ Ｎｏ ７ ｏ． １ ．
２ ］ 年 ７月 ０１
Ｊ ｌ ２ １ ｕｙ ０ １
基 于 虚 拟 可 重构 电路 的演 化 平 台设 计
解双建 ， 原 亮， 满梦华 ， 周永 学
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Ｐ Ｅ最多输入节点数 。对于一个 即定 的Ｐ Ｅ阵列 ， ， ｎ， ｎ 的值是 固定 的 。 ， 表示 了二 维 网格 的行数 和列
数， 序列 Ｇ是对 ｎ，。 ｎ 的基因表达式 ， ｎ 和 序列 Ｆ是对 ｎ 个功 能单元 的编 码。 一般表 示前馈 层数 ， 指某 ， 是
Ｘ Ｅ Ｓ ｕｎ －ｉ ，Ｙ Ａ Ｌａ ｇ ＭＡＮ Ｍｅ ｇ ｈ ａ Ｚ Ｉ ｈ ａ ｇ ｊ ｎ Ｕ Ｎ ｉｎ ， ａ ｎ － ｕ ， ＨＯＵ Ｙ ｎ － ｕ ｏｇ ｘｅ
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