but.committee	prof. Dr. Ing. Jan Černocký (předseda) doc. Ing. Petr Fišer, Ph.D. (člen) prof. Ing. Viera Stopjaková, Ph.D. (člen) doc. RNDr. Petr Švenda, Ph.D. (člen) prof. Ing. Václav Přenosil, CSc. (člen)	cs
but.defence	The student presented the goals and results, which he achieved within the solution of the dissertation. The student has competently answered the questions of the committee members and reviewers. The discussion is recorded on the discussion sheets, which are attached to the protocol. Number of discussion sheets: 6 The committee has agreed unanimously that the student has fulfilled requirements for being awarded the academic title Ph.D. The committee recommends awarding the thesis the deans prize.	cs
but.jazyk	angličtina (English)
but.program	Výpočetní technika a informatika	cs
but.result	práce byla úspěšně obhájena	cs
dc.contributor.advisor	Vašíček, Zdeněk	en
dc.contributor.author	Kocnová, Jitka	en
dc.contributor.referee	Fišer, Petr	en
dc.contributor.referee	Trefzer,, Martin	en
dc.date.accessioned	2024-08-22T08:11:06Z
dc.date.available	2024-08-22T08:11:06Z
dc.date.created		cs
dc.description.abstract	Tato dizertační práce prezentuje výzkum v oblasti evoluční optimalizace komplexních kombinačních obvodů. Práce začíná studiem existujících konvenčních i nekonvenčních přístupů k optimalizaci kombinačních obvodů. Byly analyzovány vlastnosti a problémy spjaté s nejčastěji používanými interními reprezentacemi v současných syntézních nástrojích. Dále byly představeny Booleovské sítě a možnosti jejich škálování. Pozornost byla také věnovaná evoluční syntéze logických obvodů, s důrazem na CGP (Kartézské Genetické Programovaní). Byl navržen nový přístup k evoluční optimalizaci kombinačních obvodu. Extrahováním částí obvodu o vhodném poctu hradel a jejich následnou optimalizaci pomoci CGP bylo dosazeno vetší redukce poctu hradel v obvodech, než tomu bylo při optimalizaci celých obvodu pomoci CGP. K extrakci částí obvodu byly navrženy tři metody. První je založena na algoritmu vytvářejícím tzv. řezy. Tato metoda byla schopna optimalizovat každý testovací kombinační obvod a ve většině případu překonala výsledky dosažené optimalizaci celých obvodu pomoci CGP. Druha extrakční metoda je inspirovaná windowing algoritmem, díky čemuž je možné do vyberu zahrnout i hradla nacházející se ve směru výstupu kořenového hradla vyberu, a nejen hradla ve směru jeho vstupu. Tato metoda výrazně vylepšila výsledky dosažené pomoci metody založené na tvorbě řezu. Metoda taktéž umožňuje, narozdíl od metody první, extrahovat část obvodu z jakéhokoli jeho místa, aniž by došlo k vyberu příliš malého poctu hradel nevhodného k následné optimalizaci. Třetí metoda je založena na principu vyhledávaní rekonvergentnich cest v obvodech. Přítomnost rekonvergentni cesty ve vybrané části obvodu zvyšuje pravděpodobnost přítomnosti redundantních hradel a tím i vyšší efektivitu navrhovaného optimalizačního procesu. Byla také navržena a implementována evoluční optimalizační metoda zohledňující zpozdění obvodu. Touto metodou je možné extrahovat a optimalizovat část obvodu, aniž by celkové zpozděni obvodu přesáhlo požadovanou mez. Pomoci principu lokální evoluční optimalizace bylo dosaženo lepších výsledků než při evoluční optimalizaci celých obvodů, čímž byla potvrzena hypotéza. Je vsak důležité vhodné zvolit umístěni kořenového hradla vyberu, vzhledem k jeho pozici v obvode. Taktéž je třeba vhodné zvolit nastaveni parametru evoluce, extrakce i optimalizační metody jako celku (např. počet hradel v extrahovaných částech obvodu, počet CGP generaci a počet částí obvodu, které projdou optimalizaci).	en
dc.description.abstract	The research presented in this thesis focuses on the field of evolutionary optimization of complex combinational circuits. The work begins with a study of the existing conventional and nonconventional approaches to the optimization of combinational circuits. Features and issues connected with the internal circuit representations commonly used by present synthesis tools. Boolean networks and their scalability were discussed. Attention was also paid to the evolutionary synthesis, with focus on the CGP (Cartesian Genetic Programming). A new approach to the evolutionary optimization of combinational circuits was proposed. By extracting a sub-circuit containing a suitable number of gates of the original circuit and by optimizing this sub-circuit by the CGP, it was possible to reduce the number of gates of the circuit significantly more than by optimizing the whole circuit by the CGP. For the extraction phase, three methods were proposed. The first method is based on the cut computing algorithm. This method was able to reduce the number of gates of every benchmark circuit and it overcame the results of the globally working CGP in majority of cases. The second method is based on the windowing algorithm. This allows to expand the sub-circuit selection with the gates in the output direction of the root node of the selection and not only with the gates in its input direction. This method significantly improved the results obtained by using the cut-based method. It also overcame the issue of the cut-based method with selecting the sub-circuit near the primary inputs of the circuit and thus creating a selection too small for a subsequent optimization. The third method is based on the reconvergent-paths selection algorithm. The existence of a reconvergent-path in the sub-circuit increases the probability of presence of don't care nodes and thus the higher efficiency of the optimization. Also, an evolutionary optimization method targeting the non-uniform delay on the sub-circuit's inputs. By using this method, it is possible to extract and optimize a sub-circuit without an influence on the delay of the whole circuit. By applying the principle of local evolutionary optimization, a significantly better gate reduction of the circuits was achieved then by applying the CGP optimization on whole cir- cuits. However, it is important to choose the sub-circuit's root node carefuly with respect to its position in the circuit. Also, it is necessary to set the parameters of evolution, extraction and the whole optimization process carefully (e.g. the number of gates in each sub-circuit, number of CGP generations and number of sub-circuits that should be optimized).	cs
dc.description.mark	P	cs
dc.identifier.citation	KOCNOVÁ, J. Evoluční syntéza komplexních číslicových obvodů [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta informačních technologií. .	cs
dc.identifier.other	162080	cs
dc.identifier.uri	https://hdl.handle.net/11012/249425
dc.language.iso	en	cs
dc.publisher	Vysoké učení technické v Brně. Fakulta informačních technologií	cs
dc.rights	Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení	cs
dc.subject	Evoluční algoritmy	en
dc.subject	CGP	en
dc.subject	syntéza	en
dc.subject	optimalizace	en
dc.subject	kombinační obvody	en
dc.subject	zpoždění.	en
dc.subject	Evolutionary algorithms	cs
dc.subject	CGP	cs
dc.subject	synthesis	cs
dc.subject	optimization	cs
dc.subject	combinational circuits	cs
dc.subject	delay.	cs
dc.title	Evoluční syntéza komplexních číslicových obvodů	en
dc.title.alternative	Evolutionary Synthesis of Complex Digital Circuits	cs
dc.type	Text	cs
dc.type.driver	doctoralThesis	en
dc.type.evskp	dizertační práce	cs
dcterms.modified	2024-07-17-08:51:17	cs
eprints.affiliatedInstitution.faculty	Fakulta informačních technologií	cs
sync.item.dbid	162080	en
sync.item.dbtype	ZP	en
sync.item.insts	2024.08.22 10:11:06	en
sync.item.modts	2024.08.20 14:33:00	en
thesis.discipline	Výpočetní technika a informatika	cs
thesis.grantor	Vysoké učení technické v Brně. Fakulta informačních technologií. Ústav počítačových systémů	cs
thesis.level	Doktorský	cs
thesis.name	Ph.D.	cs

Evoluční syntéza komplexních číslicových obvodů

Files

Original bundle

Collections