Evoluční přístup k syntéze a optimalizaci běžných a polymorfních obvodů

Abstract

Tato disertační práce se zabývá evolučním návrhem a optimalizací jak běžných, tak polymorfních digitálních obvodů. V práci jsou uvedena a vyhodnocena nová rozšíření kartézského genetického programování (Cartesian Genetic Programming, CGP), která umožňují zkrácení výpočetního času a získávání kompaktnějších obvodů. Další část práce se zaměřuje na nové metody syntézy polymorfních obvodů. Uvedené metody založené na polymorfních binárních rozhodovacích diagramech a polymorfním multiplexovaní rozšiřují běžné reprezentace digitálních obvodů, a to s ohledem na začlenění polymorfních hradel. Z důvodu snížení počtu hradel v obvodech syntetizovaných uvedenými metodami je provedena evoluční optimalizace založená na CGP. Implementované polymorfní obvody, které jsou optimalizovány s využitím CGP, reprezentují nejlepší známá řešení, jestliže je jako cílové kritérium brán počet hradel obvodu.This thesis deals with the evolutionary design and optimization of ordinary and polymorphic circuits. New extensions of Cartesian Genetic Programming (CGP) that allow reducing of the computational time and obtaining more compact circuits are proposed and evaluated. Second part of the thesis is focused on new methods for synthesis of polymorphic circuits. Proposed methods, based on polymorphic binary decision diagrams and polymorphic multiplexing, extend the ordinary circuit representations with the aim of including polymorphic gates. In order to reduce the number of gates in circuits synthesized using proposed methods, an evolutionary optimization based on CGP is implemented and evaluated. The implementations of polymorphic circuits optimized by CGP represent the best known solutions if the number of gates is considered as the target criterion.