Evoluční resyntéza kombinačních obvodů

Abstract

Tato práce se zabývá kombinačními číslicovými obvody a jejich optimalizací. Nejprve jsou představeny hlavní úrovně abstrakce používané při návrhu kombinačních číslicových obvodů. Následně jsou prozkoumány různé metody pro optimalizaci kombinačních číslicových obvodů. Další část této práce je věnována především evolučním algoritmům, jejich společným rysům a variantám: genetickým algoritmům, evolučním strategiím, evolučnímu programování a genetickému programování. Podrobně je popsána varianta genetického programování nazývaná kartézské genetické programování (CGP) a využití CGP v různých oblastech, zejména při syntéze či optimalizaci kombinačních číslicových obvodů. Také jsou představeny některé modifikace CGP a problém škálovatelnosti evolučního návrhu obvodů. V navazující části je popsána metoda pro evoluční resyntézu kombinačních číslicových obvodů. Nejprve je popsán návrh, zejména způsob dělení obvodu na podobvody, poté implementační detaily a nakonec experimenty s touto metodou a jejich výsledky.This project deals with combinational digital circuits and their optimization. First there are presented main levels of abstraction utilized in the design of combinational digital circuits. Afterwards different methods are surveyed for optimization of combinational digital circuits. The next part of this project is mainly devoted to evolutionary algorithms, their common characteristics and branches: genetic algorithms, evolutionary strategies, evolutionary programming and genetic programming. The variant of genetic programming called Cartesian Genetic Programming (CGP) and the use of CGP in various areas, particularly in the synthesis and optimization of combinational logic circuits are described in detail. The project also discusses some modifications of CGP and the scalability problem of evolutionary circuit design. Consequential part of this thesis describes the method for evolution resynthesis of combinational digital circuits. There is description of design, especially the method of splitting circuits into subcircuits, and implementation details. Finally experiments with these method and their results are described.