Projeto de circuitos digitais sequenciais por algoritmos baseados em programação genética cartesiana em FPGA

Abstract

Técnicas de projeto de circuitos digitais atualmente se baseiam principalmente em métodos top-down, que utilizam um conjunto de regras e restrições para auxiliar a construção do projeto. Por conta disso, ainda há um espaço desconhecido de soluções para vários problemas. Algoritmos genéticos, por outro lado, constroem soluções utilizando uma metodologia bottom-up, e provaram-se úteis para problemas de alta complexidade e de otimização. Este trabalho propõe uma nova abordagem para o projeto de circuitos sequenciais utilizando algoritmos genéticos para explorar soluções fora do espaço alcançado atualmente pelo estado da arte. Trabalhos recentes têm um foco grande em evoluir apenas a parte combinacional dos circuitos sequenciais, ou seja, suas funções de transição e saída. Neste projeto, armazenamento e funcionalidade são ambos levados em conta, permitindo que a evolução use dos dois para alcançar seu objetivo. Os experimentos realizados nos circuitos básicos assíncronos, em ordem crescente de complexidade, latches SR, D, XOR, JK, D multiplexada, de duas portas e BILBO, e também nos circuitos síncronos flipflop D e paridade-2, mostram que é possível encontrar soluções inovadoras, algumas com características como melhor utilização de espaço, para esses tipos de circuito.