1.基于嵌入式系统的软硬件协同一体化集成架构方法,其特征在于,包括如下步骤:(1)根据嵌入式系统需要实现的功能和性能要求,利用计算机语言对嵌入式系统进行描述,构建系统模型;
(2)利用多种群遗传和模拟退火结合算法对系统模型进行设计,实现软硬件功能划分,计算更新后的种群最优解;
(3)对步骤(2)软硬件功能模块划分得到的系统进行仿真验证,利用随机任务产生器对设定节点数产生有向无环图;
(4)按照步骤(2)进行软硬件功能划分;
步骤(1)中系统模型利用有向无环图构建系统任务模块之间的调用图,有向无环图的形式为:
F=(V,E)
其中F表示软硬件划分问题的形式化定义对象集合,V表示系统中基本调度模块的节点集合,E表示有向边连接的两个任务节点之间有数据流动或者调用关系集合;
通过编码将软硬件执行问题表示成遗传空间的染色体,定义为(k1,k2,…,kn),其中kn∈(0,1),n是节点数,0表示节点由硬件执行,1表示节点由软件执行;
所述步骤(2)功能划分过程包括:(201)利用随机序列随机生成初始多种群,设定退火初始温度参数T0、冷却进度参数α、交叉概率Pc、变异概率Pm和初始最优解S,给定群规模以及终止规则的迭代次数d;
(202)根据约束条件定义系统的广义目标函数,利用目标函数定义适应度计算函数,计算每一个种群中个体的适应值,目标函数定义为:其中A为给定划分的硬件成本,Cb为系统成本约束,T为给定划分的执行时间,Mi为模拟退火算法中的退火系数,且M0=1,Mi+1=0.96Mi;β和λ为调整成本比重的参数;引入归一化因子σt和σc解决运行和成本约束在数值范围和量级的差异,且σt=WSt‑WHt,WHt为系统全硬件实现时间总和,WSt为系统全软件实现时间总和,σc=max{(AH‑Cb),Cb},AH为系统全硬件实现成本;
基于广义目标函数,算法的适应度函数定义为:为常数;
(203)每个子种群并行独立进化,每个子种群设置不同的交叉概率Pc和变异概率Pm,当子种群进化的迭代次数为d1时,子种群之间进行一次移民操作,交换最优个体,其中d1
2.根据权利要求1所述的软硬件协同一体化集成架构方法,其特征在于,当每个子种群进行进化后,再对优选出来的精华种群进行进化,包括如下步骤:(2041)在精华种群中进行局部竞争和交叉操作相结合,确定交叉点位置,进行单点交叉操作来产生新的个体,计算新个体的适应值,从新个体和父代个体中选择适应值最高的个体替换父代个体;
(2042)在精华种群中进行局部竞争和变异操作相结合,确定变异点位置,进行单点变异操作产生新的个体,计算新个体的适应值,从新个体和父代个体中选择适应值最高的个体替换父代个体。
3.根据权利要求2所述的软硬件协同一体化集成架构方法,其特征在于,当全部种群优化之后,对种群进行模拟退火,利用Tsallis判别准则生成下一代种群群体:(2051)在当前种群个体i的领域内随机产生新的染色体个体j,通过计算i和j的适应值,适应值大的个体进入下一代;
(2052)种群进行冷却退温,令Y(n+1)=α*Y(n),其中0<α<1,Y(n)代表迭代次数n时的温度;
(2053)计算更新后新种群的目标函数值S′,S′为个体最小适应值,比较S′和初始最优解S大小,若S′S,则令p=p+1,p为任一整数;
(2054)比较p和q,如果p≥q,则最终解就是S,算法停止执行,如果p