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嵌入式系统论文
一种可进化IP核的设计和实现
摘要：提出一种可进化IP核的设计和实现方法。这种IP核采用进化硬件的设计思想，将
遗传算法运用于硬件电路的设计中，使电路能根据当前的环境自动进行内部电路的时化
，从而生成最有效的电路，并能在普通的FPGA器件上实现。可进化IP核以HDL源泉代码的
形式表示，与普通IP核的复用方式相同，可被综合到不同的目标可重构器件中去，大大
减少了复杂系统的设计时间，提高了设计的利用率，是可进化硬件一个颇具潜力的发展
方向。
关键词：进化硬件 可进化IP核 FPGA 可重构 虚拟可重构电路
引言
随着信息技术的飞速发展，计算机系统面临的问题越来越复杂，如何保证复杂系统的
可靠性成为一个不容忽视的问题。可进化硬件给我们提供了一个很好的解决方案。可进
化硬件EHW（Evolvable
Hardware）是将进化算法和可编程逻辑元件融合在一起而产生的一种新的硬件研究流派
。当所使用的环境发生变化时，或被放置于未知的环境中时，这种硬件会自动地改变内
部结构，使之经常处于最适合状态，快速高效地完成规定的任务。
可编程门阵列（FPGA）以其独有的优点为国外多数研究人员用作硬件进化平台。EHW
利用FPGA的在线可编程技术（ISP）及动态重构技术，将FPGA的配置信息作为染色体，通
过遗传算法（GA）对其进行反复的适应度计算，交叉和变异，最终进化出符号环境要求
的个体（即电路配置），从而使电路适合环境的变化。
与此同时，随着FPGA技术的发展，芯片的性能越来越强、规模越来越大、开发的周期
越来越长，使得芯片设计业正面临一系列新的问题：设计质量难以控制，设计成本也越
来越高。IP（Intelligence
Property）技术解决了当今芯片设计业所面临的难题。IP是指可用来生成ASIC和PLD的逻
辑功能块，又称IP核（IP
Core）或
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