一种基于并行模拟退火的FPGA布局算法

随着现场可编程门阵列FPGA容量的迅速增大,用户的设计编译时间也越来越长,其中以布局环节最为耗时.提出了一种基于并行模拟退火的FPGA布局算法DPSA,使用动态的交换次数更新策略.计算结果表明,在4核的实验条件下,DPSA算法比以VPR为代表的串行算法在布局速度上平均提高了2.9倍,布局质量提高了4％,并且加速性能随着CPU核心的增加具有良好的扩展性.另外,由于各线程间采用同步通信的方式,DPSA算法具有确定性的布局结果.     

通用的FPGA逻辑单元映射工具

提出了基于图模式匹配的逻辑单元映射的新颖思想,开发了针对不同结构的逻辑单元都能适用的映射工具FDUMap.实验中应用FDUMap将测试电路映射到不同的逻辑单元中,该工具比起现有的几种专用的逻辑单元映射工具,有更好的通用性.     

基于FPGA的除法器算法研究

介绍了实现除法器的恢复余数法、不恢复余数法、倒数除法以及牛顿迭代方法,并针对牛顿迭代方法的缺点,介绍了一种优化算法,此优化算法可以在满足很高精度的前提下,具有很快的收敛速度。最后,基于现场可编程门阵列(FPGA)对各种算法进行了比较。     

一种基于FPGA的DES加密算法实现

讨论了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的数据加密标准算法实现.采取资源优先方案,在轮函数内部设置3级流水线,提高了整体处理速度;在FPGA上实现密钥轮函数和密钥变换函数,减少了相邻流水线级间的逻辑复杂度;采用ROM实现了S盒的变换功能,减少了程序对编译器的依赖性.本方法代码效率高,占用系统资源少,极大地提高了算法的整体性能,其设计已经在Xilinx XC2S100e芯片上得到了实现.     

层次化结构的FPGA装箱算法

新型的现场可编程逻辑门阵列(FPGA)一般采用层次化结构,这种结构有利于提高资源利用率和布通率,与平面结构相比,层次化的设计流程需要进行基本逻辑单元LE的装箱(packing)操作.提出了一种新的FP-GA装箱算法,可以减少装箱后可配置逻辑单元(CLB)外部的线网数,进而达到减少布线所需的通道数.该算法与以前的算法相比,线网数减少25%以上,布线通道数减少9.9%以上.算法的时间复杂度仍然是线性的.     

一种基于FPGA的开关中值滤波算法研究

去除噪声是数字图像处理过程中的一个重要问题,对实时性要求高的系统而言,还要有足够的速度。文章基于现场可编程门阵列(field-programmable gate array,FPGA)处理图像并行特性,提出了一种适宜于FPGA实现的开关中值滤波算法,该算法利用求中值过程中计算所得的极值,通过比较极值起到开关作用;设计了开关中值滤波器的硬件架构,并对其进行仿真、分析和说明。Matlab仿真结果表明,该算法可以有效地去除图像的椒盐噪声,能更好地保护图像细节。     

一种基于FPGA的互相关函数加速器设计

为了实现实时高性能目标识别,设计了一种基于FPGA的互相关函数加速器.通过合理的硬件设计与逻辑复用,使互相关函数计算速度得到提升.实验结果表明,加速器可以高速完成互相关函数计算,满足实时高分辨率图像目标识别系统的需求.     

基于混沌映射的图像加密硬件实现结构

为了使图像加密硬件化和实用化,针对图像加密系统所需的置换、替代和扩散3种基本要素,提出了一种采用双RAM连接,加/解密过程多轮次、可复用的硬件实现结构.该实现结构通过地址产生器得到置换地址,与地址计数器配合完成像素的位置置换;通过灰度扩散与像素替代单元完成灰度的扩散与替代.验证中采用广义猫映射进行像素位置置换,将单向耦合映射格点用于像素的替代,并与灰度扩散相结合,两种混沌映射多轮次交替使用.分析和实验证明,该结构具有复用性好、吞吐率高且面积节约等特点.现场可编程门阵列验证表明,在200 MHz时钟频率下,进行4轮加/解密时的吞吐率分别达到4.17 Mbyte/s 和3.85 Mbyte/s.     

基于CORDIC算法的FPGA实现

在介绍传统的直接数字频率合成(DDS)技术和坐标旋转数字计算机(CORDIC)算法原理的基础上,就如何选择CORDIC算法的参数进行分析,并给出了推导过程。设计了一种基于高速并行流水线结构CORDIC算法的正弦信号发生器,在QuartusⅡ和Modelsim平台上综合和仿真表明,时钟频率可达205 MHz,误差在10-5数量级。给出了FPGA设计的具体过程,软件仿真结果和硬件应用结果。     

一种基于FPGA的低功耗、容错状态机设计方法

针对FPGA(Field Programmable Gate Array)在航空航天领域应用面临的可靠性和功耗问题,提出了一种适于FPGA实现的低功耗、容错有限状态机设计方法.该方法与传统FPGA中实现状态机占用布线资源、查找表、寄存器等资源的思想不同,它将状态机映射到FPGA内嵌块RAM,同时采用两块RAM构成双模冗余结构,通过比较两块RAM输出数据的一致性确定RAM中数据出错的情况,并结合奇偶校验进行检错与纠错.实验结果表明:与经典的三模冗余方法相比,该方法有更低的功耗和更高的可靠性,并能对一位错误实现在线纠错.     

基于滤子的模拟退火算法

利用滤子给出一种求解约束优化问题的新的模拟退火算法.在迭代过程中,该算法可通过现有算法自行产生试探点,然后借助滤子判断某个试探点是否被接受做为新的迭代点.此方法描述简单,使用灵活,而且较少受初始条件限制.     

模拟退火算法机理研究

从机理上分析了采用Metropolis概率接受准则的重要性 ,认为按照该准则可以使模型跳出局部极小值 ,避免了落入局部极小点的可能 ,然后在退火计划的控制下模拟退火算法 ,最终可以找到最优解 ;深入分析了算法的退火计划和模型扰动 ,以及两者之间的配合的技巧 ,认为算法本身可以作进一步的改进 ;并提出了改进的思路 ,为下一步的具体改进打下了基础     

改进的非常快速模拟退火算法

在研究模拟退火机理分析的基础上，提出了一种改进的算法（MVFSA算法）的具体方案，目的是为了改进原算法（VFSA算法）中存在的缺陷，以提高算法的效率．在模型试验中，对改进后的算法与原算法的过程和结果进行了一系列的比较，发现改进后算法不仅保持了原算法全局寻优的优点，而且提高了算法的稳健性和效率．这就为模拟退火算法在更多方面的实际应用打下了良好的基础．     

基于均匀布点的模拟退火算法

把实验设计中的均匀设计思想引入模拟退火，提出了一种基于均匀设计变量的模拟退火优化方法。该方法根据均匀设计原理在优化模型的设计变量空间内均匀分布一系列点，然后，将可行域内的上述系列布点作为优化计算的系列初始点，并运用模拟退火算法，分别开始进行优化计算，得到优化模型的一系列局部最优点。最后，比较所有局部最优点的最优值，即认为在一定程度上获得了该优化问题的全局最优解。该算法可求取非线性多峰函数的全局最优解。编制了计算程序，给出了计算实例，计算结果表明该设计方法是可行的。     

模拟退火算法的改进

本文分析了多目标优化问题和物体退火之间的关系.由于存在类比关系,使得模拟退火解决多目标问题成为可能,从而拓宽了模拟退火算法的应用范围.     

线路与编组站能力限制下的车流组织模型与模拟退火方法

研究了在线路能力、编组站能力（改编能力、通过能力及可利用的调车线数量）与装卸车能力受限条件下的车流组织方案优化问题．其目标是最小化集结费用、改编费用、换算车公里费用，以及组织始发直达而产生的换算车小时消耗，并满足车站和线路的有关能力限制．为此，建立了该问题的两类数学优化模型：大规模的非线性混合整数规划形式和非线性０—１规划形式．基于此类问题的难度，采用了模拟退火算法处理所建模型，其有效性通过对两类不同网络的例子计算得到了证实     

基于并行组合模拟退火的全局优化算法

针对目前优化方法求解非线性多极值优化问题时存在的不足，提出了并行组合模拟退火算法。在分析算法性能的同时用并行组合模拟退火算法对两个算例进行了求解，并与模拟退火算法、遗传算法进行了比较。结果表明，该方法简单、可靠，具有较高的精度和适应性。     

基于模拟退火步长的粒子群算法

为了提高粒子群算法的收敛速度和全局收敛性,本文在标准粒子群算法的基础上作了改进,提出了一种带模拟退火步长的粒子群算法．通过典型函数的测试结果表明新算法比原来算法收敛到最优解的次数多,提出的新算法在全局搜索能力和收敛速度方面有所提高．     

一种应用于负载均衡的模拟退火遗传算法

提出了一种基于模拟退火遗传优化算法,求解流量工程中的网络负载均衡问题。这种新型算法不仅能够均衡网络业务流量,相对于其它遗传算法,还具有收敛速度快、简单高效的特点。通过理论分析详尽说明算法的设计思想和相对于现有算法的优越性。     

交叉口交通信号配时模拟退火全局优化算法

针对我国城市道路交叉口的交通流特性,提出交叉口交通信号配时的模拟退火全局优化算法。