7、数字电路进化的选择策略

数字电路进化的选择策略

1. 引言

数字电路设计一直是电子工程领域的重要课题。随着集成电路技术的进步，传统的设计方法逐渐暴露出局限性，尤其是在面对复杂性和功耗要求时。进化算法作为一种新兴的设计手段，因其能够探索传统方法难以触及的设计空间而备受关注。本篇文章将探讨数字电路进化中选择策略的重要性及其具体应用，特别是基于性能指标的选择策略。

2. 笛卡尔遗传编程（CGP）的改进

在数字电路进化中，选择合适的父代个体至关重要。标准的CGP方法通常从评估电路行为的适应度函数开始，一旦某个候选电路符合行为规范，门的数量便成为优化的重点。然而，这种方法可能忽略了某些潜在的优化机会。为了解决这一问题，提出了一种新的CGP修改方法，该方法能够显著优化数字电路。

2.1 新的CGP修改方法

新的CGP方法通过将功能完全但不一定是最小的个体作为新种群的父代，减少了有害突变的数量，从而改善了搜索空间的探索。具体而言，这种方法允许那些虽然不一定是最佳但已经满足功能要求的个体参与繁殖，从而避免了过早收敛到局部最优解。

2.2 实验验证

为了验证新选择策略的有效性，进行了多项实验，包括组合乘法器和LGSynth91电路等常见基准测试。实验结果显示，新策略在减少门数量和晶体管数量方面表现出色。例如，对于4位乘法器，新策略找到了仅需56个门（400个晶体管）的解决方案，而传统方法需要57个门（438个晶体管）。

表1: 4位乘法器的门数和晶体管数对比

方法	门数	晶体管