عنوان پایان‌نامه
طراحی سخت افزارهای تکاملی پذیر اشکال
- رشته تحصیلی
- مهندسی کامپیوتر-معماری کامپیوتر
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: E 2949;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 75105;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: E 2949;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 75105
- تاریخ دفاع
- ۱۰ شهریور ۱۳۹۳
- دانشجو
- الهه یادگاری
- چکیده
- با کوچک تر شدن اندازه ترانزیستورها و با توجه به رشد تعداد ترانزیستورها بر روی یک تراشه، فاصله ی بین طراحی و تولید افزایش پیدا کرده است. این فاصله به دلیل نبود ابزارهای قدرتمند طراحی خودکار و ضعف روش های طراحی در سطح بالای انتزاع به وجود آمده است. همچنین پیچیدگی های سیستم های الکترونیکی رو به افزایش است و این خود باعث افزایش اشکال ها و خطا ها در این سیستم ها می شود. با نگاه به طبیعت، سیستم های طبیعی به نسبت سیستم های مصنوعی پیچیدگی های بسیار بیش تری دارند. این سیستم ها را می توان نتیجه‌ی فرایندهای تکاملی میلیون ها سال دانست، که علی رغم وجود مشکلات محیطی معمولا کار اصلی خود را به درستی انجام می دهند. سخت افزارهای تکاملی به عنوان روشی برای طراحی اجزای سخت افزاری که می تواند رفتارش را به صورت خودکار نسبت به محیط اطراف تطبیق دهند، استفاده می شوند. این روش به خصوص در شرایط نویز غالب محیطی و تغییرات شدید فرآیند ساخت و حالات بروز اشکال و خرابی ارزش خود را نشان می دهند. در این پایان‌نامه، یک روش بازیابی خطا با استفاده از سخت‌افزارهای تکاملی بر روی FPGA به عنوان بستری برنامه‌پذیر معرفی شد. در این روش امکان بازیابی بیش از یک خطا با تعداد محدودی از منابع وجود دارد. از این روش، برای بازیابی خطا در یک مقایسه‌کننده‌ی چهاربیتی در فیلتر میانه استفاده گردید. نتایج بدست آمده نشان می‌دهد که با استفاده از روش پیشنهادی، هنگامی که در مدار تا 12 اشکال نیز تزریق شود، مدار می‌توانند عملکرد مناسبی داشته باشد. همچنین برنامه‌سازی ژنتیک دکارتی به عنوان یکی از روش‌های طراحی سخت‌افزارهای تکاملی بررسی گردید. راهکارهایی برای بهبود سرعت اجرای این روش پیشنهاد شد. سپس با استفاده از روش برنامه‌سازی دکارتی روشی برای طراحی مدارهای تحمل‌پذیر اشکال با مساحت و مصرف توان کم‌تر نسبت به مدارهای طراحی شده با روش‌ها متداول معرفی شد. کلمات کلیدی: سخت‌افزارهای تکاملی، مدارهای تحمل‌پذیر اشکال، الگوریتم‌های تکاملی، برنامه‌سازی ژنتیک دکارتی، روش‌های بازیابی خطا.
- Abstract
- By scaling transistors and increasing number of them on a chip, the complexity of electronic systems is also increased. The more complex circuits are more vulnerable to faults and errors. On the other hand, biological systems work properly, although they are much more complex than electronic systems. These systems are obtained by evolutionary process in million years. However, there have been a lot of environmental problems, they have generally done their task efficiently. Evolvable Hardware (EHW) is a designing technique for hardware component that can change their behaviors to adapt to the surrounding environment. EHW is a highly effective technique when there are too much noise, process variation and the circuit in faulty. In this research, we introduce an evolutionary fault recovery scheme using Evolvable Hardware to have reliable computations. The scheme can recover a component with more than one fault and uses limited spare cells. We apply this scheme to a comparator used in a median filter. The recovered hardware shows reasonable function-ality although up to 12 faults are injected to the comparator. We also investigate Cartesian Genetic Programming (CGP) as EHW design ap-proach. Some mechanisms are added to this approach to improve convergence speed. In addition, we use CGP for designing fault tolerant circuits which have less area and pow-er consumption than circuits designed by conventional approaches. Keywords: Evolvable hardware, Fault tolerant circuits, Evolutionary algorithms, Carte-sian genetic programming, Fault recovery scheme.
