Ewolucyjne projektowanie polimorficznych układów cyfrowych

W niniejszej pracy przedstawiono zastosowanie algorytmu ewolucyjnego do projektowania polimorficznych kombinacyjnych układów cyfrowych. Elektronika polimorficzna jest stosunkowo nowym kierunkiem badań w ramach, którego opracowano cyfrowe bramki polimorficzne. Zaletą tych bramek jest to, że pojedyncza bramka polimorficzna może realizować kilka funkcji logicznych. Funkcje te ulegają zmianie w zależności np. od napięcia zasilania układu, dając możliwość niemal natychmiastowej rekonfiguracji układu. Do projektowania typowych kombinacyjnych układów cyfrowych można zastosować jedną z wielu metod (np. Map Karnaugha, Quinea-McCluskeya) lub wykorzystać gotowe oprogramowanie służące do optymalizacji układów cyfrowych (np. SIS, MVSIS, ESPRESSO). Projektowanie cyfrowych układów kombinacyjnych w oparciu o bramki polimorficzne jest utrudnione. Dlatego w niniejszej pracy przedstawiono wykorzystanie algorytmu ewolucyjnego do projektowania polimorficznych układów cyfrowych. W algorytmie zastosowano wielowarstwowe chromosomy, dzięki którym podczas procesu krzyżowania wymianie podlegają całe bramki w układzie bez zmiany ich struktury wejść. W niniejszym artykule, przy użyciu proponowanej metody zaprojektowano kilka polimorficznych układów cyfrowych a uzyskane wyniki porównano z wynikami przedstawionymi w literaturze.

---

In the paper an application of evolutionary algorithm to design polymorphic combinational digital circuits is presented. Polymorphic electronics is a relatively new research area. In this area polymorphic digital gates have been developed. The main advantage of these gates is that a single polymorphic gate can realize several different logical functions. These functions can be switched depending on the change of the value of the power voltage supply, for example; therefore, we have a possibility of circuit reconfiguration in extremely short time. To design typical combinational digital circuits one of several methods (like Map Karnaugh method, Quine-McCluskey method) or one of software developed and dedicated to optimization of digital circuits (like SIS, MVSIS, ESPRESSO) can be used. However, the design process of polymorphic combinational digital circuits is more complicated. Therefore, in this paper, the application of evolutionary algorithm to design of polymorphic combinational digital circuits is presented. In proposed method, the multi-layer chromosomes are used. Due to these chromosomes during the cross-over operation, the whole gates are replaced by other gates in the circuits without change of their inputs structures. In this paper, several polymorphic digital circuits have been designed using proposed method. The results obtained using presented method are compared with the results taken from literature.