[pt] Esta dissertação propõe uma nova plataforma reconfigurável
analógica destinada à síntese de circuitos analógicos
utilizando Algoritmos Genéticos. Plataformas Reconfiguráveis
pretendem estabelecer uma nova tendência na síntese de
circuitos eletrônicos, digitais ou analógicos. Grande
interesse é mostrado por parte dos pesquisadores em relação
às características de auto-reconfiguração e auto-adaptação
presentes nestas plataformas. Estas são características
essenciais aos sistemas que precisam funcionar por muito
tempo em ambientes hostis, como por exemplo nas missões de
exploração espacial. Industrialmente, estas características
são desejáveis na produção de equipamentos em chips
reconfiguráveis, a fim de diminuir a taxa de equipamentos
descartados por estarem fora das especificações, já que
neste caso ele seria reconfigurado. Finalmente, de maneira
genérica, estas características de auto-reconfiguração
e auto-adaptação da plataforma permitem que circuitos sejam
sintetizados, otimizados ou reparados através de métodos
evolutivos. O desenvolvimento desta dissertação foi
realizado em 4 etapas: pesquisa bibliográfica,
especificação e implementação da plataforma e estudo de
casos. Na primeira etapa buscou-se estudar a área de
Eletrônica Evolutiva, verificando suas maiores conquistas e
necessidades. Foi dada ênfase à síntese de circuitos
analógicos por evolução extrínseca e consequentemente às
plataformas reconfiguráveis analógicas desenvolvidas
comercialmente e em laboratórios de pesquisa. A
especificação e implementação da plataforma por sua vez
ocorreu em três fases ou versões, estando envolvidos o
projeto conceitual, a implementação e a obtenção e análise
dos resultados em cada uma delas. Na primeira versão buscou-
se consolidar o projeto inicial, puramente teórico,
implementando um protótipo limitado, que pudesse comprovar
a capacidade de reconfiguração e evolução e também as
desejáveis características de robustez e transparência.
Na segunda versão, implementou-se um Circuito
Reconfigurável Analógico maior, permitindo que um número
maior de blocos construtores fosse conectado à plataforma,
consequentemente permitindo que uma variedade maior de
circuitos fosse sintetizada. Na terceira versão, com a
técnica estudada e devidamente comprovada pelas versões
anteriores, buscou-se melhorar o desempenho da plataforma,
implementando uma nova interface entre o Circuito
Reconfigurável Analógico e o Algoritmo Genético. Realizou-
se um estudo de casos em cada uma das versões descritas
acima, objetivando comprovar as características e
limitações da plataforma proposta. Na primeira versão,
diferentes configurações de inversores foram sintetizadas.
Na segunda versão sintetizou-se um ou-exclusivo, que serviu
como base de comparação de desempenho com a terceira
versão. Nesta última versão sintetizou-se um ou-exclusivo,
um multiplexador, um amplificador e um amplificador
controlado por tensão. Em relação à síntese, os circuitos
sintetizados possuem configurações não convencionais,
comprovando a capacidade da técnica de explorar
características da física do silício. Além disso, os
resultados mostram que a plataforma proposta possui as
características desejáveis de uma FPAA, tais como robustez,
transparência, flexibilidade e a capacidade de auto-
reconfiguração. / [en] This dissertation investigates a new analog reconfigurable
platform, developed to supply an environment to evolve
generic analog circuits based on discrete components,
without the need of simulators. Automatic reconfiguration
of programmable devices may potentially be driven by
Evolutionary Computation techniques such as Genetic
Algorithms. Reconfigurable Platforms promise to establish a
new trend in electronic design, where a single device now
has the flexibility to implement a wide range of electronic
circuits, analog or digital. A major interest is shown by
researches towards those platforms characteristics of self-
adaptation and self- repairing through automatic
reconfiguration. These are essential features for systems
that need to perform for a long time in harsh environments
such as those employed in space exploration missions.
Industrially, those features can be applied on analog
Evolvable Hardware chip, with the aim to improve the yield
rate and produce smaller circuits. This research had four
steps: a study of related works, the concept of the
platform, it`s implementation and cases studies. In the
first step, the focus was to study about Evolvable
Hardware, it`s main researches and published work,
eferences, and the area actual position. An emphasis has
been given to intrinsic evolution, and consequently, to the
study of the analog reconfigurable platforms. The concept
of the platform and it`s implementation had three steps,
and each one of these had its own concept, implementation
and experiments steps. The first step aimed at proving the
initial concept, totally theoretical. Due to that a limited
prototype has been implemented, and the features of self-
adaptation through automatic reconfiguration, tranparency
and robustness were studied. In the second step, a bigger
Reconfigurable Analog Circuit has been developed,
allowing the evolution of a wider range of circuits. In the
third step, the initial concept of the plataform was
already well proved, so the aim was at developing a better
interface between the software and the reconfigurable
platform to make the evolution faster. In each one of the
steps described above a case study has been done. The focus
was to study and prove the platform`s characteristics and
drawbacks. The experiments taken in the first step were
inverter circuit topologies. In the second step an
exclusive-or has been synthetized. The evolution time of
this experiment was compared to the evolution time of the
same experiment evolved in the third step of implementation
of the platform. And in this third step, due to the faster
interface, other experiments were evolved, such as a
multiplexer circuit and an amplifier. The evolved circuits
has shown no conventional designs, proving that the
evolutionary algorithms can explore some of the regions
beyond the scope of conventional me thods, raising
the possibility that better designs can be found. The
results have also shown that the proposed platform has the
desired features of self-adaptation and self-repairing
through automatic reconfiguration, transparency,
flexibility and robustness. / [es] Esta disertación propone una nueva plataforma analógica reconfigurable destinada a la síntesis de
circuitos analógicos utilizando Algoritmos Genéticos. Las Plataformas Reconfigurables pretenden
establecer una nueva tendencia en la síntesis de circuitos electrónicos, digitales o analógicos. Existe
gran interés por parte de los investigadores en relación a las características de autoreconfiguración y
autoadaptación presentes en estas plataformas. Estas características son esenciales en sistemas que
necesitan funcionar por mucho tiempo en ambientes hostiles, como por ejemplo en las misiones de
exploración espacial. Industrialmente, estas características son deseables en la producción de equipos
en chips reconfigurables, A fin de disminuir la tasa de equipos descartados por estar fuera de las
especificaciones, ya que en este caso él sería reconfigurado. Finalmente, de manera genérica, estas
características de autoreconfiguración y autoadaptación de la plataforma permiten que la
sintetización de los circuitos, otimizados o reparados a través de métodos evolutivos. Esta disertación
fue realizada en 4 etapas: investigación bibliografía, especificación e implementación de la
plataforma y estudio de casos. En la primera etapa se desarrolla un estudio sobre temas de
Electrónica Evolutiva, que contempla las mayores conquistas y necesidades de ésta área. Se enfatizó
en la síntesis de circuitos analógicos por evolución extrínseca y como consecuencia en las plataformas
reconfigurables analógicas desarrolladas comercialmente y en laboratórios de investigación. La
especificación e implementación de la plataforma por su vez ocurrió en tres fases o versiones, que
involucra el proyecto conceptual, la implementación, obtención y análisis de los resultados en cada
una de ellas. En la primera versión se consolida el proyecto inicial, puramente teórico,
implementando un prototipo limitado, que pudiese comprobar la capacidad de reconfiguración y
evolución y también las características deseables de robustez y transparencia. En la segunda versión,
se implementó un Circuito Reconfigurable Analógico mayor, permitiendo conectar un número mayor
de bloques constructores, permitiendo así que una variedad mayor de circuitos fuese sintetizada. En
la tercera versión, con la técnica estudiada y comprobada por las versiones anteriores, se buscó
mejorar el desempeño de la plataforma, implementando uma nueva interfaz entre el Circuito
Reconfigurable Analógico y el Algoritmo Genético. Se realizó un estudio de casos en cada una de las
versiones descritas acima, con el objetivo de comprobar las características y limitaciones de la
plataforma propuesta. En la primera versión, diferentes configuraciones de inversores fueron
sintetizadas. En la segunda versión se sintetizó un o-exclusivo, que sirvió como base de comparación
del desempeño con la tercera versión. En esta última versión se sintetizó un o-exclusivo, un
multiplexador, un amplificador y un amplificador controlado por tensión. En relación a la síntesis, los
circuitos sintetizados poseen configuraciones no convencionales, comprobando la capacidad de la
técnica de explorar características de la física del silício. Además, los resultados muestran que la
plataforma propuesta posee las características deseables de una FPAA, tales como robustez,
transparencia, flexibilidad y la capacidad de auto reconfiguración.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:1818 |
| Date | 13 August 2001 |
| Creators | CRISTINA COSTA SANTINI |
| Contributors | MOISES HENRIQUE SZWARCMAN, MARLEY MARIA BERNARDES REBUZZI VELLASCO, MARCO AURÉLIO CAVALCANTI PACHECO |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Spanish |
| Type | TEXTO |
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