基于遗传算法的嵌入式系统软硬件划分算法

针对嵌入式系统软硬件协同设计中的软硬件划分问题,提出了一个基于基本调度块图的软硬件划分模型,并给出了一个基于遗传算法的软硬件划分算法.通过采用自适应的适应度函数和演化策略,提高了算法的稳定性、搜索效率和求解质量.实验结果说明了该算法对解决软硬件划分问题是有效的.     

一种基于混沌序列的加密算法

提出一种基于数字化混沌密码系统的改进算法．通过m序列随机改变混沌映射的参数克服混沌序列的有限状态问题．为了进一步提高输出混沌序列的随机统计特性，利用选择判据引入m序列的随机扰动，使混沌序列不断在各个子空间转换．经过扰动函数的输出混沌序列均匀分布在整个状态空间中．这种加密算法克服了有限精度的缺点，使输出序列的周期增大并可以度量．该方法可以产生具有良好统计特性的密钥流，便于软硬件实现．     

混沌PSO梯级优化调度算法及实现

利用切比雪夫(Chebyshev)映射在[-1,1]区间上的遍历性和随机性,提出了一种基于切比雪夫映射的新型混沌粒子群优化(CPSO)算法.该算法在粒子群算法求出的最优解附近进行混沌搜索.提高了混沌粒子群算法的全局优化能力,能有效避免算法容易陷入局部最优以及解决逻辑斯谛(logistic)映射不能在负值区间进行搜索的问题.针对模型中复杂的约束条件,采用分段线性插值函数实现了对目标函数的求解,并通过对采用丰枯电价时三峡梯级水电系统长期优化调度问题的计算及与其他算法的对比,验证了该算法可解决具有复杂约束条件的工程优化问题.     

计及静态电压稳定的变尺度混沌无功优化

选择系统有功网损作为目标函数，同时考虑满足电压水平和电压稳定性两个约束条件来探讨无功优化问题,介绍了变尺度混沌优化算法，该算法不断缩小优化变量的搜索空间并不断提高搜索精度，从而有较高的搜索效率，将该算法应用于计及静态电压稳定的电力系统无功优化问题，并对IEEE14节点系统进行了仿真计算，计算结果验证了算法的有效性．     

改进的混沌粒子群算法对WLS-SVM性能参数的优化

加权最小二乘支持向量机(WLS-SVM)的学习性能和泛化能力取决于其正则化因子C和核函数参数σ的取值。对此,针对WLS-SVM建立C和σ的组合优化目标函数,采用基于Lozi映射的粒子群(PSO)算法来搜索最优目标函数值。迭代过程中,通过分别映射PSO个体最优位置,把产生的混沌序列中的最优解分别逆运算取代当前个体最优位置,引入混沌机制,以混沌变量的遍历性改进粒子群算法,提高全局搜索能力,避免过早陷入局部最优。将其应用于某玩具企业原料月消耗量预测,结果表明了文中所提方法的有效性。     

基于优化滤波器的软硬件划分方法

传统的采用固定划分粒度和只考虑二进制映射的软硬件划分方法,经常出现无效解的情况,且算法的运行效率极低.在滤波器的运行框架下,针对传统方法下的软硬件划分模型,设计了特殊的基于优化滤波器的双链编码方案和对应的遗传操作方案.并最终设计了实现该方法的滤波器.实验证明,本文提出的基于优化滤波器的软硬件划分方法是有效的.     

自适应折叠混沌优化方法

针对传统混沌优化方法中优化结果对搜索初始值要求极高以及搜索效率较低的问题,提出一种自适应折叠混沌优化方法。该方法首先提出一种新型无限折叠混沌映射,并证明了该映射无有理数不动点;根据映射关系式建立混沌模型求解Lyapunov指数,并基于该混沌模型对搜索初值采用大幅度改变和小幅度改变两种方式来考察映射对初值的依赖程度。采用所提映射取代传统的有限折叠映射作为混沌产生器,提高了混沌的动态优化性能,通过在优化过程中不断缩小优化变量的搜索空间来提高搜索效率和精度。实验结果表明,该方法的优化结果不依赖于初始值位置,具有搜索效率高的特点。与Logistic映射和Tent映射优化方法相比,平均搜索效率分别提高了71.6%和62.6%。     

基于流形优化法的相机位姿估计

为了减小正交迭代法用于跟踪相机位姿的累积误差,提出基于流形优化方法的估计相机位姿新颖算法.算法利用共线性误差模型将位姿估计转化为流形上实值函数最小化问题,然后运用微分几何的结论进行目标优化.优化过程包括搜索更新向量和收缩映射:在流形仿射切空间内对目标函数进行泰勒展开以搜索函数的零切向量场;用收缩映射将偏离流形的点重新映...     

基于混沌映射的数据库信息隐私加密储存算法

针对数据库信息隐私易受到非法攻击,安全性较低且储存空间较少的问题,提出基于混沌映射的数据库信息隐私加密储存算法。通过扰动Logistic混沌映射控制参量生成混沌序列,将该序列与其他系统生成的混沌序列混合产生新的混沌序列,然后通过动态编码算法进行非线性变换。将输出序列作为数据库明文密钥加密明文,构建用于数据库加密信息查询索引字段并通过哈希函数压缩,与加密信息共同储存于数据库中,实现可查询的混沌映射数据库信息隐私加密储存。实验结果表明,采用所提方法能缩短加、解密用时,减少空间占用,降低算法能耗。     

灰色集成优化算法在齿轮变速箱设计中的应用

在遗传算法基础上结合混沌理论和灰色关联分析理论,提出了一种灰色集成优化算法.该算法采用混沌映射技术的遍历性产生初始群体,以进化群体与标准序列的灰色关联度为适应度函数,通过对遗传算子的操作,从而逼近最优解.最后以某汽车变速器为例,在确保可靠传递动力的前提下,采用惩罚函数法将约束条件进行转化,建立了以体积最小为目标的优化设...     

一种基于模拟退火算法的硬件/软件分解方法

嵌入式系统设计的一个重要环节是硬件/软件分解,通常在系统设计初期解决该问题·硬件/软件分解问题是NP完全问题,无法在有效时间内寻找到满意的分解方案·基于此提出了一个基于模拟退火算法的硬件/软件分解方法,采用了相邻块通讯分解模型以及由单处理器和专用硬件模块构成的目标结构,解决了硬件约束条件下系统执行速度的优化问题·为寻找到性能优良的分解方案,定义了分解优化目标及代价函数,确定了初始温度、终止温度、温度衰减函数等几个控制模拟退火的关键参数,并探讨了模拟退火的停止规则·与贪心算法相比,该方法可以在合理的时间内为嵌入式系统寻找到满意的解决方案·     

嵌入式CPU软硬件协同开发中的操作系统设计

为了满足高性能嵌入式CPU软硬件协同开发的需要,提出一个嵌入式Linux操作系统设计方案,在真正的硬件完成之前利用虚拟原型系统进行软硬件集成测试。该方案基于开放源代码软件,采用精简配置的Linux Kernel,以u-Clibc和Busybox为主构成根文件系统,特别选择加入必要的基准测试程序。该系统成功应用于清华大学THUMP系列CPU开发,保证了验证的完备性,提高了验证效率,为CPU的性能优化提供了有力的支持。实验结果表明:该方案满足了验证目的和虚拟环境对操作系统设计提出的严格要求,同时为目标CPU未来运行系统提供了基础。     

基于软/硬件协同的Java高效虚拟机设计

为完成高效的Java虚拟机(JVM)设计,采用软/硬件协同的FPGA设计方案,分析了软/硬件协同设计的Java虚拟机的处理流程,给出了硬软件的文境切换算法和协同设计方案,并采用JVM的基准程序进行了评估,评估结果表明：选择适当的体系结构及协同设计方法,JVM的性能会得到很大的提高.在虚拟机的常用方法加速不够的情况下,使用协同设计JVM将是比较理想的选择.     

数字图像保密系统的嵌入式设计与FPGA验证

为避免纯软件方式实现数字图像保密系统安全性弱的缺陷,介绍了一种基于嵌入式设备的软硬件协同设计方案。首先设计并分析了一个基于Logistic映射和Lorenz系统的图像加密算法,然后给出了一种基于ARM 7主控制器和USB设备接口的嵌入式设计方案,最后给出了该设计的具体实现,并对实现进行了FPGA验证。实验结果表明,该设计的加解密数据处理速度在USB1.1全速模式下可达8.5 Mbps,并且保持较高的密钥敏感性,以及较平均的像素值分布,提供的嵌入式设计方案满足数字图像保密系统的应用需求,对其他保密系统的安全性设计也具有一定的参考价值。     

Solving Hardware/Software Partitioning via a Discrete Dynamic Convexized Method

Hardware/software partitioning is an important step in the design of embedded systems. In this paper, the hardware/software partitioning problem is modeled as a constrained binary integer programming problem, which is further converted equivalently to an unconstrained binary integer programming problem by a penalty method. A local search method, HSFM, is developed to obtain a discrete local minimizer of the unconstrained binary integer programming problem. Next, an auxiliary function, which has the same global optimal solutions as the unconstrained binary integer programming problem, is constructed, and its properties are studied. We show that applying HSFM to minimize the auxiliary function can escape from previous local optima by the increase of the parameter value successfully. Finally, a discrete dynamic convexized method is developed to solve the hardware/software partitioning problem. Computational results and comparisons indicate that the proposed algorithm can get high-quality solutions.     

一种新型的单芯片级可进化硬件系统

针对可进化硬件（EHW）系统的需求,设计实现了FDP-2-SOPC芯片,芯片中嵌入了CPU和FPGA两种IP核,可实现硬件电路的重构和进化;以该芯片为系统核心建立了一种新型的软硬件结合的单芯片级EHW系统.为了提高电路重构速度,设计了针对EHW需求的快速局部重配置技术;为提高遗传算法的执行速度,设计了专用的随机数产生器...     

基于改进人工鱼群算法的软硬件划分方法

将人工鱼群算法应用于软硬件划分,从而提出一种软硬件划分方法．针对人工鱼群算法在应用于离散型问题时普遍存在的最优解出现概率低、收敛速度慢等问题,采用随机步长来改善鱼的游走行为,使用邻域搜索来获得邻域内的更优状态,并根据无效迭代次数来提前终止迭代、提高算法效率．在对不同结点数的随机 DAG 图划分实验中,改进后算法的平均耗时约为原算法的6.5%～34.5%,而最优解出现概率则为原算法的5～7倍．因此,改进后算法在寻优能力和收敛速度上均优于原始算法,可更高效地完成软硬件划分任务．     

Task graph reduction algorithm for hardware/software partitioning

Hardware/software(HW/SW) partitioning is one of the key processes in an embedded system.It is used to determine which system components are assigned to hardware and which are processed by software.In contrast with previous research that focuses on developing efficient heuristic,we focus on the pre-process of the task graph before the HW/SW partitioning in this paper,that is,enumerating all the sub-graphs that meet the requirements.Experimental results showed that the original graph can be reduced to 67% in the worst-case scenario and 58% in the best-case scenario.In conclusion,the reduced task graph saved hardware area while improving partitioning speed and accuracy.     

PC/104在跟踪控制系统中的应用

在分析光电经纬仪器跟踪控制系统的原理及PC／104优点的基础上，详经介绍了基于该总线的软硬件设计。     

基于软硬件互补的嵌入式系统课程教学

本文分析了当前嵌入式系统课程教学方面存在的问题。围绕嵌入式系统课程的教学内容,提出了嵌入式软硬件互补的教学方法。在嵌入式系统互补教学、疑难问题解决和实验设计几方面,以具体实例阐述了软硬件互补教学的具体措施。教学实践表明,软硬件互补教学方法能够有效解决课程中的难点,提高学生对课程的掌握程度。