О СХОДИМОСТИ ГЕНЕТИЧЕСКОГО АЛГОРИТМА РЕКОНФИГУРАЦИИ ПЛИС ТИПА FPGA

Aleksey Yurevich Gorodilov


Аннотация


В статье рассматривается задача повышения надежности и отказоустойчивости программируемых логических интегральных схем (ПЛИС) типа FPGA. В настоящее время известно несколько подходов к повышению надежности. Один из них состоит в использовании элементов с избыточным базисом, проведении соответствующего диагностирования и реконфигурации. Целью исследования является разработка генетического алгоритма реконфигурации ПЛИС типа FPGA, с учетом использования в них элементов с избыточным базисом. Задача реконфигурации понимается как задача покрытия заданной функциональной схемы работоспособными элементами, расположенными наиболее компактно. Доказана теорема, которая теоретически обосновывает сходимость разработанного алгоритма к оптимальному решению задачи. Практические эксперименты подтверждают полученные теоретические выводы. Результаты могут быть использованы для разработки новых генетических алгоритмов и при создании ПЛИС на базе элементов с избыточным базисом.


Ключевые слова


генетический алгоритм; ПЛИС; FPGA; реконфигурация; отказоустойчивость

Литература


Zeidman B. Designing with FPGAs and CPLDs. CMP Books, Lawrence, USA, 2002.

Уваров С.С. Проектирование реконфигуририуемых отказоустойчивых систем на ПЛИС с резервированием на уровне ячеек // Автоматика и телемеханика. 2007. №9.

Греков А.В., Успаленко В.Б. Перспективные программируемые логические интегральные схемы FPGA фирмы Altera // В мире научных открытий. 2014. №6.1 (54). С. 518-534.

Tyurin S.F. Retention of functional completeness of Boolean functions under “failures” of the arguments // Automation and Remote Control. 1999. №60:9. С. 1360–1367.

Tyurin S., Kharchenko V. Redundant Basises for Critical Systems and Infrastructures: General Approach and Variants of Implementation // Proceedings of the 1st Intrenational Workshop on Critical Infrastructures Safety and Security. Kirovograd, Ukraine, 2011. С. 300-307.

Tyurin S.F., Grekov A.V., Gromov O.A., Ponurovskiy I.S. Adaptable Logical FPGA-Elements // Радіоелектронні і комп’ютерні системи. 2013. №5. С. 177-182.

Tyurin S.F., Grekov A.V., Gromov O.A. The principle of recovery logic FPGA for critical applications by adapting to failures of logic elements // World Applied Sciences Journal. 2013. №26 (3). С. 328-332

Tyurin S.F., Gromov O.A. A residual basis search algorithm of fault-tolerant programmable logic integrated circuits // Russian Electrical Engineering. 2013. № 84 (11). С. 647–651.

Kamenskih, A.N., Tyurin, S.F. Application of redundant basis elements to increase self-timed circuits reliability // Proceedings of the 2014 IEEE North West Russia Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering Conference. St. Petersburg, 2014. С. 47-50.

Гладков Л.А., Курейчик В.В., Курейчик В.М. Генетические алгоритмы. М.:ФИЗМАТЛИТ, 2006.

Городилов А.Ю. Решение задач оптимизации с помощью двухуровневого генетического алгоритма // Материалы международной научно-практической конференции «Наука в современном информационном обществе». Москва, 2013. С.125-127.

Placement and routing of Boolean functions in constrained FPGAs using a distributed genetic algorithm and local search / del Solar M.R., Perez J.M.S., Pulido J.A.G., Rodriguez M.A.V. // Parallel and Distributed Processing Symposium. IEEE, 2006.

Yakimets N., Kharchenko V. Reliable FPGA-Based Systems out of Unreliable Automata: Multi-Version Design Using Genetic Algorithms // Design of Digital Systems and Devices. Springer, Berlin, 2011. С. 165-192.

Тюрин С.Ф., Городилов А.Ю. Диагностирование ПЛИС на базе элементов с избыточным базисом с помощью генетических алгоритмов // Материалы XLI междунар. конф. «Информационные технологии в науке, социологии и бизнесе». Осенняя сессия. Ялта-Гурзуф, 2013. С. 74-76.

Huebner M., Becker T., Becker J. Real-time LUT-based network topologies for dynamic and partial FPGA self-reconfiguration // Proceedings of the 17th Symposium on Integrated Circuits and Systems Design (SBCCI ‘04). IEEE, 2004. С. 28–32.

A new approach for on-line placement on reconfigurable devices / Ahmadinia A., Bobda C., Bednara M., Teich J. // Proceedings of the 18th International Parallel and Distributed Processing Symposium (IPDPS ‘04). New Mexico, 2004. С. 1825–1831.

Runtime scheduling, allocation, and execution of real-time hardware tasks onto Xilinx FPGAs subject to fault occurrence / Iturbe X., Benkrid K., Hong C., Ebrahim A., Arslan T., Martinez I. // International Journal of Reconfigurable Computing. 2013. №2013. 32 с.

Xu Y., Khalid M.A.S. QFD: Efficient quadratic placement for FPGAs // International Conference on Field Programmable Logic and Applications. 2005. С. 555-558.

Тюрин С.Ф., Греков А.В. Контроль логического элемента LUT ПЛИС типа FPGA // В мире научных открытий. 2014. №10 (58). С. 223-231.

Городилов А.Ю. Двухуровневый генетический алгоритм реконфигурации программируемых логических интегральных схем // Information Technologies and Knowledge. 2014. Том 8, №2 С. 131–140.




DOI: https://doi.org/10.12731/wsd-2015-8-4

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


Bookmark and Share


(c) 2016 В мире научных открытий



ISSN 2658-6649 (print)

ISSN 2658-6657 (online)

HotLog Яндекс цитирования