Optimales Gatewaydesign mit genetischem Algorithmus und ganzzahliger linearer Programmierung

Abstract

Der Schwerpunkt dieser Arbeit liegt in dem optimalen Design eines Gateways für FPGAs (engl. Field Programmable Gate Arrays). Dazu werden verschiedene Realisierungsalternativen aufgezeigt und eine neue, auf kombinatorischen Algorithmen basierende Methode vorgestellt. Durch Anwendung der entwickelten Methodik wird das Problem des Hardware/Software-CoDesigns gelöst und eine optimale Gatewaystruktur für das jeweilige System erstellt. Grundlage dafür bildet ein Modell zur Gatewaysynthese auf Systemebene, welches auf einem bipartiten Graphen beruht. Eine Kombination aus evolutionärem/genetischem Algorithmus (GA) und ganzzahliger linearer Programmierung (engl. integer linear programming, ILP) optimiert diesen Graphen. Diese Algorithmenkombination ermöglicht die Bestimmung einer optimalen Gatewayarchitektur mit optimaler Hard- und Softwareverteilung. Die korrekte Anwendung des Verfahrens auf unterschiedliche Problemstellungen, Problemgrößen und Anzahl an Optimierungskriterien sowie eine Performanceanalyse der einzelnen Algorithmen und die Anwendung auf eine reale Problemstellung runden diese Dissertation ab.