Ring around the PIG: a parallel GA with only local interactions coupled with a self-reconfigurable hardware platform to implement an O(1) evolutionary cycle for evolvable hardware

Abstract

Abstract. The use of GAs in evolvable hardware is reviewed. A case is made for implementing as much of the GA in hardware as possible. The technical difficulties of using a standard GA with an FPGA are described. A new type of GA called a Ringed GA, which features only local interactions among individuals, is introduced. A new type of reconfigurable platform called the PIG is described. The use of the PIG to support local, parallel GA operations is explained. Experiments in evolving digital circuits using a ringed GA on the PIG are described. Conclusions and plans for future work are presented.

Run-Time Reconfigurable Systems for Digital Signal Processing Applications: A Survey

“…Another device is the Processing Integrated Grid (PIG) which is a reconfigurable platform for evolutionary algorithms [124]. It is a two-dimensional array of programmable logic cells.…”

The PIG paradigm: the design and use of a massively parallel fine grained self-reconfigurable infinitely scalable architecture

“…In each case, the algorithm was able to evolve a perfect circuit. Full details of the RGA and the experimental setup are available in [5].…”

Implentación de una cell matrix sobre una FPGA

“…mismos, con el fin de realizar EH, permitiendo reducir el número de fallas cuando se hace la instalación de un sistema, tal como se evalúa en [1] [3] [4]. Con esto se presentan varios problemas para implementar y programar la CELL MATRIX, por ejemplo, controlar la cantidad de células que se necesitan para su programación y disminuir los ciclos de máquina necesarios para cumplir dicha tarea sin colisionar los datos en la SLUT [5] [6] [7].…”

“…Por tal motivo es más natural ver a una Cell Matrix como una FPGA, pero con la ventaja que estas se configuran de forma interna, es decir, cualquier 4 Dispositivo sincrónico que almacena información. 5 Los autómatas celulares son una grilla de n-dimensiones (inicialmente infinitos) de autómatas de estados finitos, más conocidos como células que operan de acuerdo a las funciones de transición local (estados).…”

“…Para el diseño de una Cell Matrix se utiliza un arreglo de células, las cuales deben permitir cambiar información o reprogramar a sus células vecinas, logrando la configuración total del arreglo de células, tan solo manipulando una célula, en la Figura 14 [9], se muestra como es configurada una célula usando el modelo PIG al extremo de una Cell Matrix de 1x3; en el primer paso, la célula X carga la SLUT de la célula Y con los valores π 1 , actuando la célula Y como una unión directa de configuración entre la célula X y la célula Z, logrando con esto que la célula X pueda cargar un valor deseado π 2 en la célula Z, en este proceso la célula Y se llama "Code data duality" o CDD por estar funcionando en modo de datos y a la vez enviando código a la célula vecina. Este proceso solo logra configurar la célula adyacente, con lo cual a medida que el arreglo de células aumenta, las etapas de configuración aumentan (cada etapa son 128 ciclos de máquina), aumentando la dificultad de configuración y el número células que se usan para el control de programación como las CDD [9], con lo cual se pierden células para el procesamiento de datos [5].…”