11672

11672

بهبود قابليت اطمينان در مدارات پياده سازي شده برروي FPGA با استفاده از تكامل تركيبي و بهينه سازي چندهدفه

دكتري

برق - الكترونيك

ارديبهشت 1392

ارديبهشت 1392

دكتر كريم محمدي

چكيده قابليت اطمينان در مدارهاي پياده¬سازي شده برروي FPGA معيار جديدي است كه در كاربردهاي فضائي جزء گلوگاه¬هاي طراحي محسوب مي¬شود. پياده¬سازي مدارهاي مطمئن نيازمند روش‌هايي موثر براي ارزيابي قابليت اطمينان مدار برروي تراشه FPGA مي‌باشد. در اين رساله ابتدا مدل نقص در تراشه FPGA ارائه مي¬گردد و نحوه ارزيابي نرخ خطاي نرم كه معياري از عدم قابليت اطمينان مدار است، با پيشنهاد يك روش تحليلي برمبناي انتشار احتمال سيگنال، بيان مي¬گردد. افزايش قابليت اطمينان با استفاده از الگوريتم¬هاي تكاملي مستلزم تعريف تابع برازندگي مناسب است . در سه مرحله اصلي پياده¬سازي مدار (جانشاني، مسيردهي عمومي و مسيردهي جزئي) نرخ خطاي نرم به صورت موثري در توابع برازندگي دخالت داده شده است. با استفاده از الگوريتم¬هاي تكاملي ژنتيك، اجتماع مورچگان و بهينه¬سازي جمعي در مرحله جانشاني و انجام مسيردهي مطمئن، مدارهاي با قابليت اطمينان بالا پياده¬سازي شده¬اند. در ادامه با استفاده از بهينه¬سازي چندهدفه مبتني بر تئوري بازي¬ها، سعي شده است علاوه بر قابليت اطمينان معيارهاي ديگر از جمله تاخير، توان مصرفي و ميزان به كارگيري منابع نيز در پياده-سازي مورد توجه قرارگيرند. نتايج بدست آمده حاكي از دقت بسيار بالاي روش تخمين نرخ خطاي نرم پيشنهاد شده در مقايسه با روش مونت¬كارلو است (خطا درحدود %3 براي مدارهاي معيار). روش¬هاي تكاملي ميزان بيش از %36 كاهش نرخ خطا را در مقايسه با روش¬¬ پياده¬سازي معيار VPR نشان مي¬دهند. اين نتيجه با تحميل سربار متوسط %14 برروي تاخير و طول سيم¬هاي مصرفي همراه است. روش-هاي تكامل تركيبي GA-PSO و GA-ACO¬ ميزان تابع هزينه نهائي را تا %10 نسبت به روش GA كاهش داده¬اند. استفاده از روش¬هاي بهينه¬سازي چندهدفه مبتني بر تئوري بازي¬ها، هرچند كه باعث دورشدن نرخ خطاي نرم از مقدار بهينه شده است، ليكن مقادير مشخصه¬هاي ديگر را در حد مطلوبي نزديك به نقطه بهينه آن¬ها نگه مي¬دارد و منجر به توليد پياده¬سازي¬هائي با ميزان شايستگي بيشتر شده است. واژه‌هاي كليدي: تحليل قابليت اطمينان، تراشه FPGA، بهينه¬سازي تكاملي، بهينه¬سازي چندهدفه، تئوري بازي¬ها، انتشار احتمال سيگنال، ضرايب همبستگي