遗传算法的FPGA实现任务书

 2022-01-09 06:01

全文总字数:2126字

1. 毕业设计(论文)主要内容:

遗传算法是一种模拟天然生物进化机制的算法,在算法寻找最符合条件解的时候,符合条件的解需要保留下来,不符合条件的则去除。传统的遗传算法主要是在计算机软件上面实现的,通过高级语言进行编程。与其他随机搜索算法相比,遗传算法不仅可以解决更加复杂的搜索问题,还可以提供强大的空间搜索能力。问题越是复杂,其目标越不明确,算法优越性就越明显。但是当使用计算机软件实现的遗传算法在面对上面的问题时候,其计算速度往往会受到计算机系统约束,导致无法发挥算法本身高并行度的特性。而新一代现场可编程门电路(FieldProgrammable Gate Array,简称 FPGA)的出现以及硬件描述语言,Verilog和VHDL的使用,使得采用硬件来实现软件层面的算法变得十分便捷。主要体现在以下两个方面:

(1) 经过硬件实现的遗传算法的计算效率要高于在通用CPU上的计算效率,并行化程度更高,可以充分发挥遗传算法的并行化能力。

(2) 设计成流水线的结构,进一步提高遗传算法的计算速度。遗传算法的计算过程非常简单,其类似于流水线的执行过程以及并行化特征,使其非常适合于硬件实现。

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2. 毕业设计(论文)主要任务及要求

1. 查阅相关文献资料15篇以上(其中近五年外文文献不少于3篇)。

2. 完成开题报告。

3. 使用的现场可编程门电路是XILINX的Kintex7系列的FPGA平台,使用Verilog和C 作为主要设计语言完成了遗传算法的实现。其中使用Verilog实现随机数生成模块、控制器模块、BRAM模块等,使用C 实现遗传算法的主要计算过程,通过对于遗传算法结构进行优化,使其可以实现流水线操作,然后将遗传算法包装成IP核,并且在VIVADO中进行模块的组装,完成整个程序的编写。

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3. 毕业设计(论文)完成任务的计划与安排

第1周—第3周 搜集资料,撰写开题报告;

第4周—第5周 论文开题;

第6周—第12周撰写论文初稿;

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4. 主要参考文献

[1] Sadek, B.A.M.; Anis, S.. FPGA implementation of parallel particle swarmoptimization algorithm and compared with genetic algorithm。 [J]. International Journal of Advanced ComputerScience and Applications。2016,Vol.7,No.8,57-64,【ISSN】2156-5570。

[2] Attarmoghaddam, N.; Li, K.F.; Kanan, A.。FPGAimplementation of crossover module of genetic algorithm(Article) [J]. Information(Switzerland), 2019, Vol.10,No.6,【ISSN】2078-2489。

[3] Torquato, Matheus F; Fernandes, Marcelo A. C. High-PerformanceParallel Implementation of Genetic Algorithm on FPGA [J]. Circuits,Systems Signal Processing, 2019, Vol.38,No.9:4014-4039,ISSN0278-081X。

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