软硬件协同的遗传算法设计

作     者：聂鑫 殷若兰 刘海峰 NIE Xin;YIN Ruo-lan;LIU Hai-feng

作者机构：智能机器人湖北省重点实验室湖北武汉430205 武汉工程大学计算机科学与工程学院湖北武汉430205 华为技术有限公司广东深圳518000 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(61672391) 智能机器人湖北省重点实验室引导基金资助项目(HBIRL202009) 

出 版 物：《计算机技术与发展》 (Computer Technology and Development)

年 卷 期：2021年第31卷第11期

页      码：114-121页

摘      要：针对软件和硬件实现方式各自的优点及不足,提出了遗传算法的软硬件协同设计方法,并且将这种方法在FPGA上进行了具体的实现。首先对遗传算法流程中的各个模块进行了详细的分析,根据软硬件的不同特点以及设计实现的目标,对遗传算法的功能模块进行了软硬件划分,然后对硬件实现的部分进行了详细的介绍,包括模块之间的连接,模块的内部状态机,模块的端口,所有硬件模块的功能仿真。同时,为了保证软硬件之间的正常通讯,提出了一种新的软硬件交互通讯协议。最后将硬件实现部分做成通用IP核,方便其他设计者使用,并给出了软硬件协同的遗传算法在二进制问题和0-1背包问题两个实例中的具体应用数据。通过与纯软件实现方式的实验数据进行比较,提升了算法运行时间50%的效率,且算法的收敛性保持一致,进一步验证了该算法的适用性及高效性。

主 题 词：遗传算法 FPGA 软硬件协同 软硬件划分 IP核 0-1背包问题 

学科分类：08[工学] 081202[081202] 0812[工学-测绘类] 

D　O　I：10.3969/j.issn.1673-629X.2021.11.019

馆 藏 号：203106249...