改进模拟退火遗传算法的3D NoC低功耗映射

功耗优化是NoC设计的重要部分,针对将IP (intellectual property)核合理映射NoC的问题,提出一种初始种群优化的模拟退火遗传映射算法.首先以功耗优化为主要目标,通过对初始种群选取方法进行改进来获取功耗更低的映射方案,并针对遗传算法局部最优问题,在遗传算法交叉操作阶段结合模拟退火算法,得到全局最优方案.实验在Windows系统下采用C++语言实现,结果显示,与传统的遗传算法相比,该算法具有较好的收敛性,能快速搜索到较优解,在124个IP核的情况下,采用改进的模拟退火遗传算法进行映射产生的平均功耗比使用遗传算法时降低了32.0%.     

基于HGA优化RBF网络的污水总氮软测量

污水处理系统是一个包含海量信息的非线性复杂系统.目的是对某污水处理厂生物脱氮系统的出水总氮(TN)进行软测量建模.先用主元分析方法实现输入变量的降维和去相关,简化径向基函数(RBF)网络的输入.再应用递阶遗传算法(HGA)确定合理的RBF网络隐层节点数、基函数宽度和中心.能够同时优化网络参数和拓扑结构,在全局范围内寻找RBF参数的最优解,实现了RBF网络的自适应优化.应用该模型对出水总氮软测量进行仿真,结果表明了该网络模型的可靠和有效,说明该软测量模型具有工业应用价值和意义.     

短波chirp探测的遗传退火频率分配算法研究

针对短波chirp探测系统的通信网络频率分配问题,建立了合理的干扰模型;利用系统所提供的测量参数,结合基本遗传算法,同时进行模拟退火操作以克服基本遗传算法易陷入局部最优解的不足,并最终趋于全局最优化;仿真结果表明,该算法在寻优性、收敛速度和稳定性等方面都要优于基本遗传算法。     

基于Hopfield神经网络和禁忌搜索的软/硬件功耗划分

在目前全球倡导“低碳经济”的背景下,随着嵌入式系统大量而广泛的使用,嵌入式软件功耗已成为嵌入式系统设计的一个关键因素,而软/硬件划分是嵌入式软件功耗优化的一种重要方法。首先在性能约束条件下,建立以嵌入式软件功耗为目标的软/硬件双路划分模型;然后,提出了一种基于离散Hopfield神经网络(HNN)和禁忌搜索(TS)融合的求解算法,采用离散Hopfield算法作为主算法能较快地获得可行解,使用禁忌搜索算法“禁忌”当前解而转移到目标函数的其他极小点,从而可跳出局部最优解而快速趋于全局最优解;最后,仿真实验表明,与同类算法相比,该算法不但具有搜索速度上的优势,而且求得全局最优解的概率更高。     

感知距离参数优化的无线传感器网络节能的研究

无线传感器网络(WSNs)覆盖是WSNs的关键问题,它反映了网络对目标区域的探测能力,节点的感知距离的优化能够很好地解决WSNs区域覆盖要求的同时使得能量消耗最低.研究了基于节点感知距离参数调节的WSNs节能区域覆盖方案,建立了感知半径之和最小的数学模型,采用遗传算法求解该模型,得到一个最优解.仿真结果表明:与传统覆盖方案比较,所提方案在满足覆盖要求的同时有效地降低了网络能量消耗.     

基于遗传算法和神经网络预测的再励学习

提出一种基于遗传算法和神经网络预测法相结合的再励学习方法,利用遗传算法对全局进行最优解搜索,将进化过程中产生的数据用来训练神经网络预测器,当再励学习逼近最优解时,利用预测网络估计动作网络的参数、结构与系统响应之间的映射关系,用预测网络逼近最优解的能力引导遗传算法在局部向最优解快速逼近,以解决遗传算法局部振荡问题,从而实现快速学习的能力。将其应用于矢量控制交流电机的速度环控制器自学习中,仿真实验验证了该算法的有效性。     

分布式贝叶斯数据融合系统的遗传算法优化

数据融合是将多个传感器的信息加以集成,进行综合利用,其性能优于单传感器检测.寻找分布式并联融合系统的全局最优解需要求解一组耦合的非线性方程,运算量随着系统中传感器数量的增加迅速增长,传统方法很难求解.文中分析了融合的结构,重点研究了基于遗传算法的分布式贝叶斯融合系统的全局优化.采用穷举法列举所有可行融合规则,用遗传算法搜索相应规则下的最优解,实现了系统解耦.通过比较各融合规则下的最优解,得出分布式并联融合检测系统的全局最优解.仿真结果表明,该方法求解有效,建立了全局最优的贝叶斯融合检测系统.     

几种遗传算法在舰船电力系统网络重构中应用及比较

舰船电力系统(SPS)的网络重构是恢复系统故障、提高舰船生命力的重要途径之一.在满足各种运行约束条件下,快速地恢复因战斗受损的负荷供电是一典型的非线性整数规划问题.该文给出了大型舰船电力系统的网络拓扑结构,建立了综合考虑线路容量限制、节点电压约束及供电负荷优先性的重构数学模型,提出了全局遗传算法和免疫遗传算法来解决舰船电力系统网络重构问题.通过算例,对这几种遗传算法进行了比较,结果表明免疫遗传算法具有较高的收敛速度和精度,能够迅速求得全局最优解,避免了不成熟收敛,较好地实现了舰船电力系统的多目标故障恢复.     

利用层次任务图和多种群遗传算法的可重构计算任务划分

为实现可重构计算中软硬件任务的自动划分,提出一种基于层次任务图模型和采用遗传算法作为搜索算法的任务划分算法.首先设计了一个层次任务图模型,其不同于基于有向非循环图(DAG)的模型,可以在任务划分时动态改变任务颗粒度,进而得到不同任务粒度下的最优解;其次设计了一个考虑了时间、功耗、资源和通信代价的适应度函数,并根据任务数量不固定的特点对遗传算法进行了改进.对文中算法在FPGA上进行实验验证和分析的结果表明,该算法的结果优于基于DAG任务图模型的任务划分.     

基于改进遗传算法的物流配送路径求解

为提高中小企业在市场中的竞争力,提出了基于遗传算法的智能化解决方案.建立了物流配送路径问题的数学模型和求解流程,论述了基于遗传算法的物流车辆配送系统的设计与实现,详述了基于自然数编码的遗传算法在物流车辆调度中的运用等关键技术.通过模拟测试,效果良好.计算结果表明,用遗传算法进行最短路径优化,可以方便有效地求得问题的最优解或近似最优解.最后,指出了遗传算法求解物流配送路径问题的不足之处.     

基于双端口RNI的容错NoC架构

为解决片上网络中故障路由器与IP核的通信问题,设计一种低硬件开销的双端口资源网络接口,在传统2D-mesh结构基础上,通过添加部分链路,将每个IP核连接到2个路由器上,并针对该架构设计相应的容错路由算法。实验结果表明,该方案硬件开销较小、容错能力较强。     

Multicast communication in multicomputer networks

Efficient routing of messages is a key to the performance of multicomputers. Multicast communication refers to the delivery of the same message from a source node to an arbitrary number of destination nodes. While multicast communication is highly demanded in many applications, most of the existing multicomputers do not directly support this service; rather it is indirectly supported by multiple one-to-one or broadcast communications, which result in more network traffic and a waste of system resources. The authors study routing evaluation criteria for multicast communication under different switching technologies. Multicast communication in multicomputers is formulated as a graph theoretical problem. Depending on the evaluation criteria and switching technologies, they study three optimal multicast communication problems, which are equivalent to the finding of the following three subgraphs: optimal multicast path, optimal multicast cycle, and minimal Steiner tree, where the interconnection of a multicomputer defines a host graph. They show that all these optimization problems are NP-complete for the popular 2D-mesh and hypercube host graphs. Heuristic multicast algorithms for these routing problems are proposed     

一种基于PMBus协议的总线控制器的设计

现今电力电子技术中的子系统已被集成到整个系统中,数字电源技术有助于降低开关损耗并管理系统复杂的功耗来源。为了优化数字电源系统,必须在电源子系统之间建立标准化的通信方式。在英特尔公司基于I2C总线的系统管理总线规范SMBus以及其改进版本PMBus中,对传统电源系统中的功耗、裕度等相关功率测试均需手动改变无源组件和每个测试用例的额外设置,使得系统级电源管理的设计非常麻烦,基于此,利用PMBus总线规范设计一种总线从控制器,并通过主机与之通信验证其功能,最终实现数字集成电路的物理版图,为数字电源简化设计提供了一种经济有效的方法。     

基于PSK声通信的无线传感器网络节点设计

可用于无线传感器网络的声信号通信方式,不占用无线电通信频率带宽,无射频干扰,在诸如环境监测、军事侦测等领域有广泛的应用前景。研究了一种基于相移键控(PSK)调制声通信的无线传感器网络节点系统。节点系统采用ARM+FPGA的结构,核心控制器为具有低功耗休眠模式的STM32型ARM芯片,FPGA用于进行数据缓存和部分数据处理,采用PZT型扬声器实现声信号的收发。测试表明:节点系统可以在10m范围内进行数据通信,数据码率300bps,误码率小于10-3,系统最大功耗小于0.1 W,最低休眠功耗小于10μW。     

基于LoRa自组网无线传输技术实现用电信息采集系统设计

针对传统通信技术存在经济需求高、易被外界干扰、功率损耗高等问题,设计了一套非常适用的解决方案,该方案基于LoRa自组网无线传输技术,与A/D用电信息采集系统结合,组成一套很好的方案;通过LoRa扩频技术和低功耗技术来解决远距离无线通信易受到干扰和功率损耗高的问题,利用A/D用电信息采集系统解决大数据环境下传统采集方法准确率低的问题;经过仿真实验结果表明,该方案LoRa无线传输技术的远距离通信和低功耗能够实现,在大数据环境下A/D用电信息采集系统的准确率比WEB自动采集程序高达3%。     

片上互连网络的功耗特征分析与优化

随着处理器核数的增加,片上互连网络NoC结构日趋复杂,导致片上互连网络功耗所占的比重和功耗分析的难度也在增加。片上互连网络的任务映射,既要保证多处理器核心之间通信的高性能,又要保证耗费尽可能少的功耗和面积,即在有限的功耗和面积开销下获得较高的性能。在进行任务映射时,核心之间的通信距离是减少任务通信功耗的关键。连续且近凸的区域有助于缩短任务的通信距离。分析了一种功耗最优的片上互连网络启发式映射算法（INC）,该算法由区域选择算法和节点映射算法组成。对区域选择算法的2个因子进行了改进,使应用总的通信开销最小化且保证后续应用以很小的通信代价进行区域选择。提出了新的基于选择区域的映射算法。它们在动态到达程序映射问题中的实验结果表明,新的区域选择算法和节点映射算法相比于INC,可以减少12.10%的通信功耗,并且带来11.23%的通信延迟优化。     

Application mapping to mesh NoCs using a Tabu-search based swarm optimization

A hybrid optimization scheme is presented that combines Tabu-search, communication volume based core swapping and Discrete Particle Swarm Optimization (DPSO) for NoC (Network-on-Chip) mapping. The main goal of the optimization is to map an application core-graph such that the overall communication latency of the NoC is minimal. It is assumed that the target NoC has a 2D-mesh topology. DPSO is used as the main optimization technique where each swarm particle move is influenced by the global and local best, previous visited search space locations, and a deterministic method to reduce communication volume of existing mapping. We employ a Tabu-list to discourage swarm particles to re-visit the explored search space and propose an alternative direction towards the intended movement direction. The methodology is tested for some multimedia applications as well as randomly generated large network of synthetic cores-graphs. For larger applications, our hybrid scheme generates high quality NoC mapping solutions as compared to DPSO based existing techniques.     

基于Sil000的无线M—Bus通信系统

仪表总线M—Bus协议是专门为消耗量计量仪表设计的通信标准。无线M—Bus是M—Bus的一个无线通信标准,无需布线。在布线困难的地方,可以选用无线M—Bus进行通信。本文介绍了基于Sil000的无线M—Bus通信系统主／从节点的硬件系统及软件系统,并对无线M—Bus系统中低功耗的实现进行了探讨。     

基于Si4432和C8051F340的无线收发定位系统设计

随着集成电路技术高速发展,芯片向低功耗、高集成度、专业化方向发展,无线通信领域也不例外。ISM频段单芯片无线数据通信的性能日益提升,集成度不断提高,功耗大幅降低,在短距离无线应用领域的应用越来越广泛[1]。介绍了一种低功耗、ISM频段的收发一体射频芯片Si4432,设计了以C8051F340单片机和RF Si4432为基础的高性能、低成本、低功耗的无线收发定位系统。对其涉及的关键硬件及软件技术进行了重点研究。系统具有成本低廉,实现简单等优点。实验结果表明,系统可以较好地完成定位收发以及定位任务。     

水下磁感应无线通信模块设计

为了解决海洋观测系统中传感器节点与主机之间的无缆信息传输问题,设计了一种基于磁场耦合的低功耗水下半双工无线通信模块。通过线圈之间的电磁感应进行信息传输,采用二进制频移键控(Binary Frequency Shift Keying,BFSK)调制方式对基带信号进行调制。选用超低功耗单片机MSP430F5338作为主控单元。通过内部定时器的输出模块产生调制载波,在外部中断中进行频率切换,实现信号调制;采用专用解调芯片XR2211实现信号解调。模块由通信总线上的信号唤醒,设计了一种通过软件检测载波信号的方法,降低误触发概率。实验结果表明,模块在水下间隔2米时,通信成功率达到100%。该模块实现方案简单,成本和功耗较低,满足海洋观测系统中的应用需求。