[发明专利]一种基于混洗蛙跳的软硬件划分方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种系统软硬件协同设计中的软硬件划分技术。特别是涉及一种针对嵌入式系统实现复杂任务的基于混洗蛙跳的软硬件划分方法。

背景技术

1、混洗蛙跳算法简介

混洗蛙跳算法(Shuffled Frog Leap Algorithm,SFLA)是一种新型群体智能优化算法，其思想来源于青蛙群体的迁移和觅食行为。混洗蛙跳算法的仿生学行为可以描述为：在一片洼地中生活着一群青蛙，每个青蛙都有自己的思想。为了寻找食物，每个青蛙都会向距离食物更近的青蛙跳跃以缩短自己与食物的距离，同时青蛙群体每完成一次更新，青蛙个体之间都会进行信息交换与共享以提高整个青蛙种群搜索食物的能力。为了避免青蛙子群体的积聚现象，每次交换信息之后青蛙群体还会被重新随机分组，这样每个青蛙都能够携带自己曾经寻找食物的信息以提供子种群间的学习和进化，再通过子种群中的最优个体对子种群内的青蛙进行跳跃方向的指导。这一过程在青蛙个体的自我适应(局部搜索)与青蛙子种群之间的洗牌分组(全局搜索)之间交替进行，直至满足算法停止准则。

2、软硬件划分原理

假设待划分系统由N个结点构成，每个结点既可以用软件实现(用0表示)，也可以用硬件实现(用1表示)，这样N个结点的软硬件划分构成了一个N维空间。根据此映射关系，将混洗蛙跳算法中的所有的可迁移位置映射到N维空间中，软硬件划分问题即是要从所有的可迁移位置中找到最优位置，而每个位置信息可以被看作一个N维的编码信息，最优位置的编码对应的方案即为实现任务的最优软硬件划分方案。

将一个复杂系统任务可以分解为若干个子任务来执行，这些子任务可以分别由硬件(用1表示)和软件(用0表示)的来完成，这些任务的处理器分配方案对应的编码可以看做一组有序的二进制序列。

显然，结点越多，其对应的不同任务软硬件划分方案越多，并且两者之间呈指数关系。对于一个由N个结点组成的DAG图，我们将第i个结点任务用硬件执行，其它结点任务用软件执行所对应的序列看作由ξ_i可以组成一组基底Keys，其形式如式1.1所示：

Keys:＝{ξ_i}(i:＝1,2,…,N)      1.1

由基底Keys生成的解空间用spanKeys来表示，spanKeys的数学表达式如式1.2所示：

将