[發明專利]一種基于煙花算法的多目標軟硬件劃分方法

有效

• 申請號: 201810164337.4
• 申請日: 2018-02-27
• 公開（公告）號: CN108446455B
• 公開（公告）日: 2019-09-27
• 發明（設計）人: 張濤;岳倩宇;趙鑫
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 杜文茹

1.一種基于煙花算法的多目標軟硬件劃分方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)隨機初始化N個滿足硬件面積約束條件的解，每一個解都是由0和1組成的二進制數，0代表軟件實現，1代表硬件實現，其中，每一個數代表一個節點，二進制數的所有位數構成總節點，且N個解對應于煙花算法中的N個煙花；

2)將N個解放入一個集合P中，根據Pareto優化理論，找出集合P中的非支配解，把找出的非支配解的非支配等級設置為1，并將所述的非支配解從集合P移入另一個集合Q中；對集合P中所有剩余的解，根據Pareto優化理論，找出非支配解，并將第二次找出的非支配解的非支配等級設置為2，同樣將第二次找出的非支配解從集合P移入集合Q中，以此類推，直至集合P中的元素為0；

3)根據擁擠度計算方法，計算同一非支配等級內的非支配解的分散性；

4)對所有獲得非支配等級和分散性的非支配解進行排序；

5)根據排序信息計算煙花爆炸生成火花的數目z_i和煙花爆炸幅度A_i，計算公式如下：

其中，z_max、z_min、A_max和A_min是預先定義的常數，z_max和z_min分別表示最大爆炸火花數目和最小爆炸火花數目，A_max和A_min分別表示最大爆炸幅度和最小爆炸幅度；i表示排序后煙花的序號；N表示煙花的數目；

6)生成爆炸火花，包括：對第i個煙花生成z_i個爆炸火花，首先獲得爆炸火花的位置x＝x_i，x_i表示第i個煙花，從總節點數中隨機選擇a個節點，如果節點被選中，當被選中的節點為1的改為0，當被選中的節點為0的改為1，生成一個爆炸火花，其中a個節點的計算公式：a＝A_i·rand(0,1)，Ai是第i個煙花的爆炸幅度，rand(0，1)是0～1之間的隨機數；

7)重復步驟6)直至生成所有的爆炸火花；

8)生成高斯火花，包括：獲得高斯火花的位置x，x從N個煙花中隨機選擇，對一個節點生成一個高斯分布的隨機數，如果該隨機數在設定范圍內，則當所述節點為1的改為0，當所述節點為0的改為1，生成一個高斯火花；

9)重復步驟8)直至生成所有的高斯火花；

10)將所有的煙花、爆炸火花和高斯火花按照步驟2)－步驟4)進行排序，排序后獲得的前N個煙花或爆炸火花或高斯火花作為下一代的煙花；

11)重復步驟2)－步驟8)直至達到設定的迭代次數。

2.根據權利要求1所述的一種基于煙花算法的多目標軟硬件劃分方法，其特征在于，步驟3)所述的擁擠度計算方法包括：首先對同一個非支配等級中的非支配解按照一個優化目標進行排序，設定任一個非支配等級共有L個非支配解，第1個和第L個非支配解的擁擠度為無窮大，則第k個解的擁擠度采用如下公式計算：

crowd(k)＝2×((t(k+1)-t(k-1))+(p(k-1)-p(k+1)))

其中crowd(k)表示第k個解的擁擠度，1<k<L，t和p分別表示在目標空間中系統的總執行時間和總功耗。

3.根據權利要求1所述的一種基于煙花算法的多目標軟硬件劃分方法，其特征在于，步驟4)所述排序的標準是：對于任意兩個解m和n，當第m個解的非支配等級比第n個解的非支配等級低或者第m個解和第n個解在同一個非支配等級中并且第m個解的擁擠度比第n個解的擁擠度大，則第m個解優于第n個解。