ПОДХОД К КОДИРОВАНИЮ РЕШЕНИЙ В ЭВОЛЮЦИОННЫХ МЕТОДАХ ДЛЯ СОЗДАНИЯ ИНСТРУМЕНТАЛЬНОЙ ПЛАТФОРМЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
Аннотация
Рассмотрены актуальные вопросы и проведен анализ проблемы трехмерной инте- грации и трехмерного моделирования, возникающей на этапе конструкторского проекти- рования в ходе решения задачи оптимального планирования компонентов больших и сверх- больших интегральных схем и корпусных устройств электронной вычислительной аппара- туры. Представлены и достаточно детально описаны основные преимущества примене- ния принципов трехмерной интеграции, позволяющие эффективно организовывать произ- водство персонифицированной электроники, оптимально планировать конфигурацию больших и сверхбольших интегральных схем с учетом тепловых и энергетических характе- ристик. В ходе выполнения исследований авторами разработан подход к кодированию ре- шений на основе интеллектуального механизма, который характеризуется наличием встроенных средств контроля допустимых решений. Одним из таких средств, экспери- ментально доказавших свою эффективность, является встроенный механизм «смертель- ных мутаций», учитывающий статусы генов и заранее заданные ограничения на итоговую конфигурацию корпуса проектируемого устройства. В работе предложен ряд общих под- ходов и конкретных алгоритмов решения задачи планирования, основывающихся на ре- зультатах исследований авторского коллектива и современных подходах к решению NP-полных задач. Важнейшим практически значимым результатом исследований обозна- ченной проблемы является разработанная программно-инструментальная платформа проектирования на современном кроссплатформенном языке программирования Java. Вы- бранная технология разработки позволяет использовать все основные достоинства со- временных многоядерных и многопроцессорных архитектур, по использованию программ- ной многопоточности для реализации параллельных схем решения комбинаторных задач. Программно-инструментальная платформа обладает дружественным интерфейсом, что позволяет эффективно управлять процессом решения задачи планирования компонентовбольших и сверхбольших интегральных схем трехмерной интеграции, путем визуализации ключевых показателей работы алгоритмов на графиках и в блоках текстовой статисти- ки. Разработанное прикладное программное обеспечение позволило провести серию вычис- лительных экспериментов, на основе наборов случайных данных также, как и наборах от- крытых данных бенчмарков для подобного рода задач. Результаты экспериментальных исследований позволили подтвердить теоретические оценки временной сложности и эф- фективности предложенных подходов и алгоритмов, в том числе генетического алгорит- ма, который использует предложенный в работе новый механизм кодирования решений.
