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시간 가변 특성을 갖는 모의 난수를 발생하는 모의 난수 발생기; 입자군집최적화(PSO) 알고리즘 수행시 제1공유 엘리먼트를 이용하여 PSO알고리즘의 각 PSO상태에 대응되는 입자 관련 곱셈 계산을 수행하는 곱셈 블럭;상기 PSO알고리즘 수행시 제2공유 엘리먼트를 이용하여 PSO알고리즘의 각 PSO상태에 대응되는 나눗셈 계산을 수행하는 나눗셈 블럭; 및 상기 PSO알고리즘의 복수의 PSO상태를 개별처리하는 복수의 PSO상태 처리 블록으로 구성되어, 상기 모의난수 발생기, 곱셈 블록 및 나눗셈 블럭과의 연계성에 의해 결정되는 각 PSO상태 처리 블록의 속성에 근거하여 복수의 입력 입자를 파이프라인 구조 또는 병렬 구조로 처리하는 PSO코어 블록;을 포함하는 것을 특징으로 하는 FPGA 구조를 갖는 입자군집최적화 실행 장치
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제1항에 있어서, 상기 복수의 PSO상태 처리 블록은PSO알고리즘을 입자 계산 방식에 따라 분할한 8개의 PSO상태 각각에 대응되도록 구현되는 것을 특징으로 하는 FPGA 구조를 갖는 입자군집최적화 실행 장치
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제1항에 있어서, 상기 복수의 PSO상태 처리 블록은각 PSO상태에서 입자 관련 계산이 요구되는 경우에는 파이프라인 구조로 구현되고, 모든 입자들이 공유 자원에 대한 엑세스 없이 동일한 계산 과정을 거치는 경우에는 병렬 구조로 구현되는 되는 것을 특징으로 하는 FPGA 구조를 갖는 입자군집최적화 실행 장치
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제1항에 있어서, 상기 복수의 PSO상태 처리 블록은상기 곱셈 블록 및 나눗셈 블럭을 이용하거나 모의 난수 발생기를 이용하여 각 입자에 대한 순차 계산을 수행하는 제1PSO상태 처리 블록; 및 상기 곱셈 블록과 나눗셈 블럭과 모의 난수 발생기를 사용하지 않고 모든 입자들에 대하여 동일한 계산 과정을 수행하는 제2PSO상태 처리블록을 포함하며, 상기 제1PSO상태 처리 블록은 파이프 라인구조로 구현되고, 상기 제2PSO상태 처리 블록은 병렬 구조로 구현되는 것을 특징으로 하는 FPGA 구조를 갖는 입자군집최적화 실행 장치
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제4항에 있어서, 상기 제1PSO상태 처리 블록은PSO상태 0를 처리하는 블록으로서, 입력된 초기값 벡터를 기준으로 기정의된 탐색 공간내에서 복수의 입자들을 샘플링하는 입자 샘플링 블록;PSO상태 4를 처리하는 블록으로서, 이전의 PSO상태 3에서 계산된 입자별 비용을 사용하여 입자별 개별 최적치와 전역 최적치를 도출하여 업데이트하는 최적치 계산 블록; 및 PSO상태 6을 처리하는 블록으로서, 이전의 PSO상태 5에서 업데이트된 입자별 속도 및 위치가 종료조건에 해당하는지 판단하는 종료조건 판단 블록;을 포함하는 것을 특징으로 하는 FPGA 구조를 갖는 입자군집최적화 실행 장치
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제5항에 있어서, 상기 종료조건 판단 블록은입자 계산이 미리 정해진 반복 횟수 도달되었는지와 상기 입자별 속도 및 위치가 수렴 조건 부합되는지의 여부 중 적어도 하나가 충족되면 종료조건에 해당되는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 FPGA 구조를 갖는 입자군집최적화 실행 장치
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제4항에 있어서, 상기 제2PSO상태 처리 블록은동일 시간에 입자들의 개수만큼 블록의 인스턴스들을 생성 및 활용하여 입자들에 대한 계산을 병렬화하여 처리하는 것을 특징으로 하는 FPGA 구조를 갖는 입자군집최적화 실행 장치
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제4항에 있어서, 상기 제2PSO상태 처리 블록은PSO상태 1를 처리하는 블록으로서, PSO상태 0에서 샘플링된 각 입자를 최적화 대상이 요구하는 자리수 및 유효숫자에 맞춰서 업데이트하는 입자 보정 블록;PSO상태 2를 처리하는 블록으로서, 이전의 PSO상태 1에서 업데이트된 입자에 대하여 제약조건 관련 변수들을 업데이트하고 입자별 제약조건을 계산하는 제약조건 계산 블록;PSO상태 3를 처리하는 블록으로서, 이전의 PSO상태 2에서 계산된 입자별 비용을 사용하여 입자별 개별 최적치 및 전역 최적치를 도출하여 업데이트하는 비용 계산 블록;PSO상태 5를 처리하는 블록으로서, 이전의 PSO상태 4에서 계산된 입자별 개별 최적치 및 전역 최적치를 사용하여 입자별 속도 및 위치를 업데이트하는 입자 업데이트 블록; 및PSO상태 7을 처리하는 블록으로서, 이전의 PSO상태 6에서 처리되어 전달된 전역 최적치 또는 모든 입자들의 위치값의 평균값을 최종 최적값으로 선택하는 최종 최적치 계산 블록;을 포함하는 것을 특징으로 하는 FPGA 구조를 갖는 입자군집최적화 실행 장치
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제8항에 있어서, 상기 제약조건 계산 블록은 사전에 정의된 시스템 파라미터들과 시스템 모델을 이용하여 시스템 제약조건들을 계산하는 것을 특징으로 하는 FPGA 구조를 갖는 입자군집최적화 실행 장치
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제1항에 있어서, 상기 PSO코어 블록은다차원 초기값 벡터의 입출력을 담당하는 I/O인터페이스;복수의 PSO상태를 계수하는 클럭 카운터;각 상태에서 복수의 입력 입자를 카운트하는 입자수 카운터; 및상기 클럭 카운터와 입자수 카운터 값을 근거로 8개의 PSO 상태들을 제어하는 PSO상태 제어기를 더 포함하며,상기 PSO상태 처리 블록은 상기 PSO상태 제어기의 제어에 따라 각 PSO 상태를 파이프라인 또는 병렬 구조로 수행하는 것을 특징으로 하는 FPGA 구조를 갖는 입자군집최적화 실행 장치
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제10항에 있어서, 상기 각 PSO상태는 고유 계산시간을 갖도록 구현되고, 상기 PSO상태 제어기는상기 클럭 카운터에 의해 각 PSO상태의 고유 계산시간에 해당하는 클럭 수가 모두 카운트되면 현재 PSO상태에서 복수의 입자에 대한 처리를 완료하고 다음 PSO상태로 전이하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 FPGA 구조를 갖는 입자군집최적화 실행 장치
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제1항에 있어서, 상기 제1공유 엘리먼트는 PSO코어 블럭으로부터 2개의 입력 벡터를 곱셈하여 하나의 벡터를 출력하는 이진 곱셈기; 및상기 이진 곱셈기에서 출력되는 벡터의 길이를 입력 벡터와 길이를 동일하게 맞춤과 동시에 고정소수점 자리수를 맞추는 텍터 보정기를 포함하고, 상기 제2공유 엘리먼트는 클럭 카운터, I/O인터페이스, 나눗셈 상태 제어기, 2보수 변환기, 가산기 및 감산기를 포함하는 것을 특징으로 하는 FPGA 구조를 갖는 입자군집최적화 실행 장치
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제1항에 있어서, 상기 모의난수발생기는LSFR(Linear Feedback Shift Register)에 기반하여 모의난수를 발생시키는 것을 특징으로 하는 FPGA 구조를 갖는 입자군집최적화 실행 장치
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입자 샘플링 블록에 의하여, 초기값 벡터를 기준으로 사전에 설정된 탐색 공간내에서 복수의 입자들을 샘플링하는 제1단계;입자 보정 블록에 의하여, 상기 샘플링된 복수의 입자를 최적화 대상이 요구하는 자리수 및 유효숫자에 맞게 보정하는 제2단계;제약조건 계산 블록에 의하여, 상기 보정된 복수의 입자에 대하여 제약조건 관련 변수들을 업데이트하고, 입자별 제약조건을 계산하는 제3단계; 비용 계산 블록에 의하여, 상기 계산된 제약조건을 사용하여 목적 함수를 계산하고 입자별로 비용을 계산하는 제4단계;최적치 계산 블록에 의하여, 상기 계산된 입자별 비용을 이용하여 입자별 최적치 및 전역 최적치를 도출하여 업데이트하는 제5단계;입자 업데이트 블록에 의하여, 상기 계산된 입자별 최적치 및 전역 최적치를 이용하여 입자별 속도 및 위치를 업데이트하는 제6단계; 및종료조건 판단 블록에 의하여, 현재까지 수행된 입자 계산이 미리 정해진 반복 횟수 도달되었는지와 입자별 속도 및 위치가 수렴 조건에 부합되는지를 체크하여 종료조건에 도달되었는지 판단하는 제7단계; 및 최종 최적치 계산 블록에 의하여, 상기 반복 횟수에 도달하거나 상기 수렴 조건에 부합하면 최종적으로 업데이트된 입자들의 위치값의 평균값을 최종 최적값으로 선택하는 제8단계;를 포함하고,상기 제1,제5 및 제7단계는 곱셈 및 나눗셈을 위한 공유 자원을 이용하여 입자 계산을 수행하므로 파이프라인 구조로 수행하고, 나머지 제2 내지 제4단계, 제6단계 및 제8단계는 모든 입자들이 상기 공유 자원에 대한 엑세스 없이 동일한 계산 과정을 거치므로 병렬 구조로 수행되는 것을 특징으로 하는 FPGA 구조를 갖는 입자 군집최적화 실행방법인 것을 특징으로 하는 FPGA 구조를 갖는 입자군집최적화 실행방법
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